具有冷却的背板的pecvd工艺腔室的制作方法

专利名称：具有冷却的背板的pecvd工艺腔室的制作方法
技术领域：
本发明的实施例是有关于等离子增强化学气相沉积腔室，并且特别是有关于在合适基板上沉积半导体材料以形成光伏特电池的期间的腔室内温度控制。
背景技术：
用于在基板上沉积半导体材料的等离子增强化学气相沉积(PECVD)腔室为此技 艺所公知。美国专利US 6，477，980与美国专利公开案号US2006/0060138A1显示这样的 PECVD腔室的实例，其各自被并入本文以作为参考。等离子工艺包括供应一工艺气体混合物 到真空等离子腔室，并且接着施加电磁能以激发工艺气体至等离子状态。等离子会将气体 混合物分解成离子物种，其中离子物种在合适的基板上执行期望的沉积。扩散器表面与基板表面之间的空间能够被均勻地维持住是重要的，以确保得以适 当地在基板上沉积材料。若扩散器在沉积工艺期间翘曲或下垂，则工艺无法产生期望的均 勻沉积。在PECVD期间，腔室内温度为300°C至450°C或更高，并且会使扩散器变形，尤其是 在使用2200mmX2600mm的大面积基板时。为了使扩散器稳定，已经提供一中央支撑构件， 其中该中央支撑构件延伸在背板与扩散器之间。背板在截面是比扩散器更厚，因而提供实 质静态的支撑。此外，对于中央支撑构件或替代地，背板可以具有多个绕着中心区域形成的 孔，每一孔适于接收一螺纹支撑件，其中该螺纹支撑件用于与扩散器中的相应匹配部分耦 合。已经观察到的是，若等离子的持续时间有限，则这些支撑件非常成功。然而，当在PECVD 腔室中于等离子中产生的高温下沉积相当厚的半导体材料层时，诸如需要用来形成光伏特 电池的本质层时，已经观察到背板本身会下垂、翘曲或变得不稳定，进而使得扩散器移动， 因此破坏了扩散器表面与基板表面之间的分隔均勻性。于是，此技艺存在一种提供一设备的需求，该设备用于稳定化且冷却背板以确保 在基板表面上的材料沉积均勻性。

发明内容
本发明大致上是有关于一种用以在玻璃基板上沉积非晶或微晶硅以制造太阳能 伏特电池的等离子增强化学气相沉积腔室。腔室包括背板，背板具有至少一流体接收导管 以接收冷却流体而将腔室内由等离子产生的热移除。在一实施例中，本发明提供一种用以在玻璃基板上沉积非晶或微晶硅的等离子增 强化学气相沉积腔室。腔室包含冷却的背板，其被该腔室所承载；以及扩散器，其用以提 供工艺气体，该扩散器是与该背板保持热传送接触。在另一实施例中，本发明提供一种用以在玻璃基板上沉积非晶或微晶硅的等离子 增强化学气相沉积腔室。腔室包含背板，其被该腔室所承载；分离板，其具有流体接收导 管用以将来自流体源的冷却流体循环，该分离板被固定到该背板且与该背板保持热传送接 触；以及扩散器，其用以提供工艺气体，该扩散器是与该背板和该分离板保持热传送接触。在又另一实施例中，本发明提供一种等离子增强化学气相沉积腔室。腔室包含盖体；背板，其与该盖体耦接，该背板具有与其保持热传送接触的流体接收导管用以将来自流 体源的冷却流体循环；框架结构，其与该背板和该盖体耦接，该框架结构包含多个脚件， 其与该盖体耦接且由该盖体延伸；桥组件，其横跨该背板且与该些脚件耦接，该桥组件具有 中心区域；以及支撑环，其通过至少一第一固定件在该中心区域与该背板耦接，并且该支撑 环通过至少一第二固定件与该中心区域耦接；扩散器，其用以提供工艺气体，该扩散器是与 该背板保持热传送接触。


本发明之前述特征、详细说明可以通过参照实施例而更加了解，其中一些实施例 是绘示在附图中。然而，应了解，附图仅绘示本发明的典型实施例，因而不会限制本发明范 围，本发明允许其它等效的实施例。图1为根据本发明原理所建构的等离子增强化学气相沉积腔室的截面图。图2为一部分的等离子增强化学气相沉积腔室的截面图，其例示这样结构的另一 实施例。图3为根据本发明原理所建构的背板的俯视图。图4为沿着图3的线4-4的截面图。图5是绘示根据本发明另一实施例一种用以冷却背板的替代性实施例结构。图6为本发明的进一步实施例的部分截面图。图7为根据本发明所建构的又另一替代性实施例结构的部分截面图。图8为根据本发明原理所建构的一替代性等离子增强化学气相沉积腔室的截面 图。主要组件符号说明5 气体源6 端口10腔室侧壁11底部12基板支撑件14基板15扩散器重心支撑件16覆板17气体块18排出管道19纵向孔19a斜向孔20扩散器21大容室22孔洞23小容室24等离子源25接地28背板29真空泵30 盖体34、35、37、38、41 介电间隙物45,46 0形环55上唇部57可弯曲悬挂件 60-76流体导管78流体源79连接器80 处理区域81 表面82热交换器100腔室
102开口103背板框架结构104气体输送组件106孔108螺纹化支撑件110穿孔112孔洞114螺纹116管状分隔件118盖板120夹持件122螺丝1240 形环126 垫圈128调整构件130流体导管132流体导管134杆136升降系统142耦接支撑件144桥组件145脚件146锚接螺栓148支撑环150螺栓1δ2孔洞154流体导管156输入端口158输出端口160顶表面162定位板或条164管子166沟槽170背板172-180 枪钻孔182 堵塞184堵塞186堵塞188进入点190进入点192、194 箭头200 背板202扩散器204螺栓206背板208扩散器240薄片金属支撑件332基板接收表面340动态温度控制构件
具体实施例方式本发明的实施例大体上提供一种等离子增强化学气相沉积腔室，其中背板被用来支撑扩散器，并且背板被建构成具有至少一流体导管以与背板保持热传送接触。流体经由 导管被循环，并且流体被引入导管时的温度是比其被移出导管时的温度更低，藉此将沉积工艺期间由等离子产生的热从背板移除。透过将热从背板移除，背板变得更稳定，并且因 而使扩散器保持冷却以及对准基板，使得由于等离子反应而在基板上所沉积的材料是均勻 的。图1为适于等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺的腔室100的截面图，其中该腔室100用以在大面积玻璃基板上制造各种组件。一种可以被使用的适当PECVD设备是可 由美国加州圣大克劳拉市(Santa Clara)的应用材料公司(Applied Materials, Inc.)获 得。虽然下文将指PECVD设备，应当了解的是本发明也能同样被应用到其它处理腔室(包 括其它制造商所制造的处理腔室)。腔室100用来形成在大面积基板上形成结构与组件， 其中该大面积基板是用于平面面板显示器基板、太阳能电池数组光伏特电池的制造。本发明特别用在形成非晶、多晶或微晶硅的P-I-N结构，以用在光伏特电池或串叠光伏特电池(tandem photovoltaic cell)。腔室100是由一腔室侧壁10、一底部11、一用于支撑大面积基板14的基板支撑件 12(例如载座)构成。腔室100也具有一端口 6，例如狭缝阀，其通过选择性开启与关闭以 促进大面积基板的传送。腔室100也包括一上盖，上盖具有环绕一进气岐管的一排出管道 18，其中该进气岐管是由一覆板16、一第一板(例如背板28)与一第二板(例如气体散布 板，诸如扩散器20)构成。扩散器20可以是任何实质平坦的实体，其提供多个通道以用于 一种或多种来自气体源5的工艺气体，其中该气体源5耦接到腔室100。扩散器20位在基 板14上方，并且通过至少一个支撑构件被垂直地悬挂，其中该支撑构件在此实施例中为一 扩散器重心支撑件15。在此实施例中，扩散器20也通过一可弯曲悬挂件57被支撑在排出 管道18的上唇部55。美国专利案号US 6，477，980详细地揭示一可弯曲悬挂件的实例，其 在公元2002年11月12日被授予而具有发明名称「Flexibly Suspended GasDistribution Manifold for a Plasma Chamber」以及在此被并入本文以作为参考。可弯曲悬挂件57适 于从扩散器20的边缘支撑扩散器20，并且允许扩散器20的膨胀与收缩。扩散器20的其它 边缘悬挂件能够与扩散器重心支撑件15 —同被使用，并且扩散器重心支撑件15可以在不 含有边缘悬挂件下被使用。例如，扩散器20得以利用无法弯曲的支撑件在其周围被支撑， 或者在其边缘没有被支撑。扩散器重心支撑件15可以耦接到气体源5，气体源5供应工艺 气体到装设在支撑件15上的一气体块17。气体块17经由支撑件15内的一纵向孔19与扩 散器20连通，并且供应工艺气体到扩散器20内的多个孔洞22。扩散器重心支撑件15是一大致的对称体，其耦接到背板28。背板28为一大致的 平板，其在中心区域具有一合适的孔以用于接收扩散器重心支撑件15，并且在其周围通过 排出管道18被支撑。背板28在其周围的背板28与排出管道18的接合点处被合适的0形 环45、46密封住，该些0形环45、46可保护腔室100内部隔开外界环境且避免工艺气体的 泄漏。扩散器重心支撑件15从背板28向上延伸，穿过覆板16中一合适的孔。在此实施例 中，接附扩散器20的重心支撑件15是适于维持其在大面积基板14及基板支撑件12上方位 置的实质静态，而基板支撑件12是适于升高与降低基板14至且自一传送及处理位置。美 国专利公开案号US2066/0060138A1揭示扩散器重心支撑件的实例，其在此被并入本文以 作为参考。在操作时，当腔室100已经被真空泵29唧筒抽吸到适当的压力，工艺气体即从气 体源5流出。一或多种工艺气体行经穿过气体块17、穿过纵向孔19、穿过斜向孔19a，并且 被沉积在背板28与扩散器20之间建立的一大容室21中以及在扩散器20内的一小容室 23中。接着，一或多种工艺气体从大容室21与小容室23行经穿过扩散器20内的多个孔 洞22，以在扩散器20下方的区块建立一处理区域80。在操作时，大面积基板14被升高至 其处理区域80，并且等离子激发气体被沉积到大面积基板14上以在其上形成结构。通过耦 接到腔室100的等离子源24，可以在处理区域80中形成一等离子。等离子源24较佳为一 射频(RF)功率源。RF功率源可以电感地或电容地耦接到腔室100。虽然等离子源24在此 实施例中被显示为耦接到重心支撑件15，等离子源24可以耦接到腔室100的其它部分。扩散器20是由导电材料制成或被涂覆以导电材料，因此其在腔室100内可以作为 一电极。此外，基板支撑件12可以连接到一接地25，因此其在腔室100内也可以作为一电极。被选用于扩散器20的材料可以包括钢、钛、铝、或上述组合，并且表面得以被研磨或阳 极化。扩散器20可以由一或多个接合在一起且适于输送工艺气体的部件制成，并且通过介 电间隙物34、35、37、38与41电绝缘隔开腔室排出管道18与壁10。虽然背板28非常厚实，长时间(在此期间等离子必须被维持以沉积相当厚的本质 区域)足以增加背板28的温度，并且会达到背板在其中心开始翘曲或下垂的程度。这样的 下垂也会使得扩散器20下垂，而造成扩散器不再位于距基板14固定距离的状况，因此使得 沉积于其上的材料的均勻性受到干扰。为了避免这样的下垂，在如图1显示的实施例中，数 个流体导管60-76被设 置在背板28的上表面29。每一导管60-76与背板28热传送接触， 以将热从背板28移除。这些导管连接到一流体源78，并且来自流体源78的流体被传送到 这些导管60-76且从这些导管60-76被传送回流体源78 (如连接器79所示)。导管可以是 任何希望的平行的形状以及从流体源78输送流体且将流体返回到流体源78。或者，根据一 不同的实施例，导管60-76实际上可以是单一导管，其以蜿蜒或迂回方式沿着表面81行进， 组件符号60-76所显示者为单一导管的截面。这些导管可以是由导热材料(例如铜)制成 的管体。根据流体源78的内容物，一热交换器82可以被使用且被耦接到连接器79 (如图 所示)，藉此输送穿越背板28的流体，以在流体返回到流体源78之前经由热交换器82来移 除热。热交换器是被设计成提供恒定温度与流速的连续的热传送流体流。在一实施例中， 流体可以是全氟化碳(perfluorocarbon)，诸如Galden 流体。熟习此技艺的人士应当了 解的是，通常热交换器82是仅在流体为昂贵且无法排送到大气的气体或流体时才使用。下 文将进一步讨论且描述导管以及由背板所累积热的移除。图2显示PECVD腔室的替代性实施例。图2为腔室100内扩散器20的部分截面 图。腔室具有一覆板16，覆板16在中心区域具有至少一开口 102，开口 102适于接收一气 体输送组件104。气体输送组件104用来接收一种或多种来自气体源5的工艺气体，并且经 由孔106输送工艺气体到大容室21。接着，工艺气体可以行经穿过扩散器20中的多个孔 洞22到一处理区域80。如同其它实施例，扩散器20适于耦接到一等离子源24，以在处理 区域80中产生一等离子。腔室100具有多个螺纹化支撑件108 (例如螺栓)，其延伸穿过一第一板(例如背 板28)到一第二板(例如扩散器20)。气体输送组件104能够与背板28 —体形成，或者背 板28能够适于经由背板28中的穿孔110接收气体输送组件104。螺纹化支撑件108可以 由展现高张力且阻止与工艺化学物发生反应的材料来制造，例如不锈钢、钛铝合金、或其组 合。螺纹化支撑件108可以由前述任何材料制成，并且可以进一步被涂覆以一防工艺涂覆 物(例如铝)。背板28在中心区域具有多个形成穿过其间的孔洞112。每一螺纹化支撑件 108具有螺纹，并且一部分的螺纹114适于被扩散器20中的一媒合部(例如螺纹)接收， 其中该媒合部是相应于背板28中的多个孔洞112。扩散器20中的螺纹被配置在合适的孔 中，其中该孔不会干扰扩散器20中的多个孔洞22。图上也显示一管状分隔件116与一盖 板118，盖板118是覆盖住每一管状分隔件116。盖板118赋予了螺纹支撑件108的进出， 并且与管状分隔件116 —起提供了隔绝外界环境的密封。盖板118可以通过任何公知方法 (例如盖板118上方的夹持件120)来密封，并且通过螺丝122被固定到覆板16，其中0形 环124设置在其之间。应当注意，在此实施例中，气体输送组件104在腔室100中的位置为静态且通过任何公知方法被密封隔离外界环境。在操作时，螺纹化支撑件108经由孔洞112被插入管状分隔件116中，并且螺纹114啮合到扩散器20中相应的螺纹。螺纹化支撑件108被旋转，以调整扩散器20的平面 方位。在此实施例中，扩散器20的中心区域被背板28限制住垂直移动，其中该垂直移动是 被设计以对于力量(诸如重力、真空与热)展现更高的容忍度。背板28可能屈服于这些力 量，但不会到达扩散器20所承受的程度。依此方式，扩散器20会呈现由前述力量造成的变 形，但此变形可以被背板28有效地吸收(toll)。也可以构想出的是，力量参数可以被预先 决定，必且背板28与扩散器20中的任何公知变形可以通过螺纹化支撑件108的调整来抑 制。扩散器20得以被调整成允许部分变形，但允许的变形被停止在当螺纹化支撑件108到 达一机械限制的点(例如接触一止件，在此实例中为垫圈126)。螺纹化支撑件108被耦接 在扩散器20与背板28之间。背板28的截面是比扩散器20更厚，因而提供了实质静态的 支撑点。由于相对厚度以及扩散器20中的穿孔，扩散器20相对于背板28更富有延展性， 其中该些穿孔通过调整螺纹化支撑件108的长度可以允许扩散器轮廓的调整。在另一态样中，至少一调整构件128 (例如间隙物)可以被用来维持扩散器20与 背板28之间的静态距离，藉此利用螺纹化支撑件108来固定调整构件128。在此实施例中， 通过改变该至少一调整构件128的厚度，扩散器20可以被形成为展现一期望的水平轮廓。 该至少一调整构件128可以比较厚以在被安装时对于扩散器20中心部分形成一外凸的水 平轮廓，或者比较薄以形成一内凹的水平轮廓。然后，螺纹化支撑件108可以被旋入扩散器 20内，以固定调整构件128。虽然图上仅显示一调整构件128，本发明不被受限于此，并且本 发明可以使用任何数目的调整构件128，例如每一螺纹化支撑件108可以具有一耦接其上 的调整构件。当使用调整构件128时，扩散器20于响应于力量(例如热、压力与重力)时 的垂直移动被限制在背板28的任何移动。图8为根据本发明原理所建构的等离子增强化学气相沉积腔室的替代性实施例 的截面图。腔室100大致包括一背板框架结构103、多个腔室侧壁10、一底部11、一扩散器 22以及一基板支撑件12，其界定一工艺容积106。基板支撑件12包括一基板接收表面332 用于支撑基板，以及一杆134其耦接至一升降系统136以升高或降低该基板支撑件12。基 板支撑件12也可以包括加热与/或冷却构件，以将基板支撑件12维持在希望的温度。扩 散器22也可以通过一或多个耦接支撑件142耦接至背板28，以避免下垂与/或控制扩散器 22的笔直度/弯曲度。在一实施例中，可以使用十二个耦接支撑件142。耦接支撑件142可 以包括一固设机制，例如一螺帽与螺栓组件。背板28的边缘可以停置在一盖体30上。背 板28的中心部分可以由一支撑环148来支撑，其中该支撑环148从一桥组件144的中心区 域悬挂。一或多个锚接螺栓146可以从桥组件144向下延伸至一支撑环148。支撑环148 可以通过一或多个螺栓150与背板28耦接。桥组件144的纵向部分可以横跨背板28的宽 度，桥组件144的边缘可以被一或多个与盖体30耦接的脚件145支撑。在此描述的框架结 构是被配置成背板的中心区域与支撑环耦接，支撑环可将背板维持在实质平面方位以及因 此避免背板28下垂。美国专利申请案号US 12/307，885详细地揭示桥组件的实例，其在此 被并入本文以作为参考。然而，已经观察到，即使具有桥组件144或额外的支撑件108以及前述的调整构件 或间隙物，处理区域80中等离子将造成背板28不希望的移动。所以，在一实施例中，腔室更包括流体导管，诸如图2所示的流体导管130与132，来自流体源的冷却流体是以图1所 述方式被循环通过流体导管。冷却流体(例如液体或气体)通过导管130与132的循环可 以将多余的热从背板28移除，因而允许将背板28保持在一稳定位置，所以扩散器可以维持 通过使用调整构件128所建立的希望的水平轮廓。如前所述，流体导管130与132可以具 有任何形状，例如可以是平行的导管或可以是单一串联导管，其沿着背板28的上表面形成 蜿蜒或迂回路径。如图2所示，导管130与132可以是管子，其设置在背板28的上表面中 的沟槽内，管子与背板28保持热传送接触。此外，导管可以由导热材料制成(诸如铜)，以 进一步增加热传送效果。其它实施例中(如图8所示)可以观察到类似的流体导管特征。现参照图3，其显示根据本发明原理且在被安装到第1和2图所示且所述的PECVD腔室之前所建构的背板28的俯视图。图3的背板28为典型的背板，如同图2的PECVD腔室 中所示者。背板28包括一中央开口 150，中央开口 150适于接收工艺气体输送组件104 (如 图2所示)。如前所述，数个孔洞152围绕开口 150，并且该些孔洞152适于接收螺纹化支 撑件108。额外的这样的孔洞152是围绕开口150且从开口 150向外设置，并且亦适于接收 螺纹化支撑件108，因此对于扩散器22提供了额外的散布支撑件。流体导管154具有一输入端口 156与一输出端口 158，图上显示流体导管154被配置成以蜿蜒或迂回路径沿着背板28的顶表面160行进。流体(诸如液体或气体)的来源 是接附至输入端口 156，并且来源加压造成的结果或通过泵或类似这样的结构，适当的压力 被供应到输入端口 156，以使流体循环通过导管154，流出输出端口 158或返回流体源，并且 依据所使用的流体而定而被排放到大气或通过一热交换器且最终返回到来源。流体在背板 28的实质上表面160的部分通过导管154是可以将PECVD腔室的处理区域80中的等离子 所产生的过量的热移除。被移除的过量的热足以将基板14维持在低于约240°C的温度，或 较佳为约200°C。导管154的一形式是在背板28的上表面160提供连续的沟槽，该连续沟槽界定了 流体欲行进的路径。在沟槽形成之后，一管子(较佳为连续)被置放在沟槽内，并且多个定 位板或条(如组件符号162所示)被设置在多个间断的位置处，其中该些间断位置是沿着 管子长度而分隔开，以将管子固定在沟槽内以及使管子与背板28的上表面160保持热传送 接触。图4显示管子164，管子164被设置在沟槽166内，并且一定位板162被设置在管 子164的顶部上方且被固定到背板28的上表面160。如图4所示，管子164的表面是沿着 与各定位板或条162彼此接触的区域被平坦化，或者较佳地，管子164的表面可以在板162 被组装到背板28的表面160上之前被平坦化。定位板162能够以任何此技艺公知的方式， 诸如焊接、螺丝、螺栓等，被固定到表面160上。现参照图5，其显示一替代性方式，其中流体导管是被形成在背板中。如图所示， 背板170包括多个枪钻孔172-180，该些枪钻孔172-180形成在背板170的本体中。如图 所示，孔172与孔174、178相交，并且孔174与孔176相交，并且孔178与孔180相交。孔 172的进入点是被堵塞如组件符号182所显示，孔178的进入点是被堵塞如组件符号184所 显示，孔174的进入点是被堵塞如组件符号186所显示。对于前述互连的孔所形成的连续 流体导管，孔176的进入点188是形成一入口端口，而孔180的进入点190是形成一出口端 口。虽然图5例示单一、连续的枪钻流体管道，应当了解，可以通过以枪钻穿过背板170的整个长度或宽度来形成数个平行的流体管道，或者可以形成数个其它与图5孔互连的孔以 提供一或多个串联的流体管道，其得以形成通过背板170的本体的连续或迂回的路径。如 前所述，流体是通过从一来源(图5未示出)流进入口端口 188且流出出口端口 190 (如箭 头192与194所示)被循环，以将处理太阳能伏特面板期间PECVD腔室的处理区域80内的 等离子所产生的多余的热移除。根据本发明原理所建构的冷却背板的另一实施例，图5的板170可以是隔开背板28的不连续的材料板。此不连续的材料板可以在其中形成关于图5的枪钻孔且可以被互连 以提供连续的流体导管，或者可以是数个平行的导管，以使冷却流体在其内通过。替代地， 分离且不连续的板可以具有多个管子，该些管子设置在前述关于第4和5图的沟槽内。无 论如何，接着，分离且不连续的板可以通过依需要的螺栓、焊接、螺丝或其它固定件被固定 到背板28。分离且不连续的板必须与背板保持热传送接触，以如前述使循环通过导管的流 体能将过量的热从背板移除。替代地，可以形成数个这样的不连续的板，并且在预选择的位 置处将其接附到背板。欲被循环通过导管的流体，无论是通过管子或枪钻孔，可以是如前叙述的气体或 液体。较佳地，若流体为液体，根据一较佳实施例，液体为去离子水或乙二醇(glycol)。若 欲被循环的流体为气体，则较佳地，气体为干空气或氮气。当使用热交换器时，流体可以是 全氟化碳(perfluorocarbon)，诸如Galden 流体。根据本发明原理，可以使用其它液体与 气体，只要该液体或气体能够将过量的热从腔室移除以维持背板于稳定状态即可。本文已经叙述了一种具有冷却的背板的PECVD腔室以形成用于光伏特电池或串 叠光伏特电池(tandem photovoltaic cell)的非晶、多晶或微晶硅的P_I_N结构，该背板 适于将腔室中于沉积工艺期间由等离子所产生的不希望的热移除，因此过量的热是通过将 冷却流体(例如液体或气体)通过适当的流体导管而被移除，其中该流体导管是与背板维 持热传送接触。为了将高处理温度对于非晶或微晶硅沉积造成的热损坏减到最小，在一实施例 中，PECVD腔室更被提供有能够动态控制基板支撑件温度于恒温的基板支撑件12。将基板 维持在实质恒温是重要的，这是因为太阳能电池制造中诸如微晶硅具有较低的吸收系数且 无法在高速下进行沉积。更高的RF功率密度(例如约0. 5ff/cm2或lW/cm2)可以增加微晶 硅的沉积速率，但是沉积温度也会被增加而损坏了太阳能电池效能，这是因为相邻层次间 的掺杂质会扩散到其它层次。故，将基板维持在低于特定数值的温度(例如240°C)是有利 的，其中在此温度下掺杂质会扩散进入其它层次。在图8所示的实施例中，基板支撑件12包括一基板接收表面332用于支撑基板 14，以及一杆134其耦接至一升降系统136以升高或降低该基板支撑件。基板支撑件12包 括一动态温度控制构件340以将基板维持在希望的温度，其中该动态温度控制构件340是 由一加热与/或冷却构件所构成。在操作时，基板支撑件12的温度可被动态温度控制构件 340动态地控制，因此基板支撑件12是先被加热到用于非晶或微晶硅沉积的开始的温度。 一旦沉积工艺开始了，一等离子在处理腔室中被形成，其中该等离子会随着沉积工艺进行 造成基板温度升高。为了补偿由等离子造成的热，动态温度控制构件340可以渐渐地减少 被输送到基板支撑件的加热输出的量，同时渐渐地增加被输送到基板支撑件的冷却输出， 并且然后提供恒定冷却输出以将基板支撑件维持在恒温。
一或多个热电耦可以设置在处理腔室中与/或内嵌在基板支撑件内，以提供基板 的实时(real time)温度测量，从而使控制器能够控制输送到载座(susc印tor)的加热输 出与冷却输出。实时回馈可以允许基板支撑件的动态温度控制，以在本质微晶硅沉积期间 将基板维持在实质恒温。沉积温度可以被预选择，以将膜品质与微晶硅沉积速率增到最大， 而不会劣化太阳能电池。美国专利申请案号US 11/876，130详细地讨论了一种具有动态温 度控制构件的基板支撑件的实例，其在此被并入本为以作为参考。除了如前述使冷却流体在背板中循环且动态地控制基板支撑件温度于恒温的外，已经观察到在特定状况下，较佳是直接从扩散器提供热传送路径到根据本发明原理的冷却 的背板。现参照图6，其例示在扩散器与背板之间达成一热传送路径的一实施例。如图所 示，背板200直接被拴紧到扩散器，如螺栓204所示，其中该螺栓204是穿过背板200且进 入扩散器202的边缘。背板200能够以前述关于第4或6图的实施例的方式来建构。扩散 器能够以前述关于图1的方式来建构且作动。现参照图7，其例示在扩散器与根据本发明原理所建构的冷却的背板之间提供一 热传送路径的替代性实施例。如图所示，背板206通过一薄片金属支撑件240连接至扩散 器208，薄片金属支撑件240也建立了可弯曲/可挠的连接以在扩散器与背板之间提供差异 的热膨胀与收缩。应当了解，可以使用金属支撑件的其它形状或尺寸以提供有效的热传送 路径。无论背板如何连接至扩散器，增加背板与扩散器之间的有效接触面积已被观察到是 将热从扩散器移除的一种有效率方式。这是因为扩散器的设计比背板复杂得多，使得难以 将冷却导管设置在扩散器内。此外，扩散器是在其周围被扩散器重心支撑件或被边缘支撑 件所支撑，并且无法经由薄的边缘支撑件来有效地冷却扩散器。所以，较佳是不要在扩散器 边缘处钻较少的螺栓孔，以增加背板与扩散器之间的接触面积。替代地，围绕扩散器周围的 一面对面接触件可以被用来增加背板与扩散器之间的有效接触面积。例如，通过将薄片金 属支撑件的各端焊接到背板与扩散器，可以提供热传送接触。应当了解，也能够以任何此技 艺中公知方式使背板与扩散器被固定，而不干扰气体分布，以增加有效接触面积而将热从 扩散器移除。通过图6或图7所示的替代性实施例，或面对面接触件中的热传送接触件的应用， 经由冷却流体的使用(其会通过形成在背板内的流体管道)，如前述所建构的冷却的背板 得以将处理腔室内由等离子产生的过量的热从扩散器与背板移除。虽然上文是着重在本发明的实施例，在不脱离本发明的基本范围可以构想出本发 明的其它与进一步实施例，并且本发明范围是由权利要求所决定。
权利要求
一种用以在玻璃基板上沉积非晶或微晶硅的等离子增强化学气相沉积腔室，其包含冷却的背板，其被该腔室所承载；以及扩散器，其用以提供工艺气体，该扩散器是与该背板保持热传送接触。
2.如权利要求1所述的腔室，其中该冷却的背板在其内设置有流体接收导管，用以将 来自流体源的冷却流体循环，并且该流体接收导管与该背板保持热传送接触。
3.如权利要求1所述的腔室，其中该热传送接触是由连接于该背板与该扩散器之间的 薄片金属支撑件所提供。
4.如权利要求2所述的腔室，其中该流体接收导管为导热管子，其被设置在该背板的 上表面的沟槽内。
5.如权利要求4所述的腔室，其中该沟槽是界定横越该背板上表面的连续且弯曲的路径。
6.如权利要求5所述的腔室，更包含多个定位板，其隔开地被设置在该沟槽上方且被 固定到该背板表面。
7.如权利要求6所述的腔室，其中该管子沿着与各定位板彼此接触的区域被平坦化。
8.一种用以在玻璃基板上沉积非晶或微晶硅的等离子增强化学气相沉积腔室，其包含背板，其被该腔室所承载；分离板，其具有流体接收导管用以将来自流体源的冷却流体循环，该分离板被固定到 该背板且与该背板保持热传送接触；以及扩散器，其用以提供工艺气体，该扩散器是与该背板和该分离板保持热传送接触。
9.如权利要求8所述的腔室，更包含可移动的基板支撑件，其具有动态温度控制构件。
10.如权利要求8所述的腔室，其中该流体接收导管为导热管子，其被设置在该分离板 的上表面的沟槽内。
11.如权利要求10所述的腔室，其中该沟槽界定横越该分离板上表面的连续且弯曲的 路径。
12.如权利要求11所述的腔室，更包含多个定位板，其隔开地被设置在该沟槽上方且 被固定到该分离板表面。
13.如权利要求12所述的腔室，其中该管子沿着与各定位板彼此接触的区域被平坦化。
14.如权利要求8所述的腔室，其中该热传送接触由连接于该背板与该扩散器之间的 薄片金属支撑件所提供。
15.如权利要求14所述的腔室，其中该薄片金属支撑件是以增加该扩散器与该背板之 间有效接触面积的方式被固定到该扩散器与该背板。
16.如权利要求15所述的腔室，其中该薄片金属支撑件的各端是通过焊接被固定到该 扩散器与该背板周围处。
17.如权利要求8所述的腔室，更包含热交换器，其耦接至该流体接收导管与该流体 源，以在该冷却流体返回该流体源之前降低该冷却流体的温度。
18.一种等离子增强化学气相沉积腔室，其包含盖体；背板，其与该盖体耦接，该背板具有与其保持热传送接触的流体接收导管用以将来自 流体源的冷却流体循环；框架结构，其与该背板和该盖体耦接，该框架结构包含 多个脚件，其与该盖体耦接且由该盖体延伸；桥组件，其横跨该背板且与该些脚件耦接，该桥组件具有中心区域；以及 支撑环，其通过至少一第一固定件在该中心区域与该背板耦接，并且该支撑环通过至 少一第二固定件与该中心区域耦接；扩散器，其用以提供工艺气体，该扩散器是与该背板保持热传送接触。
19.如权利要求18所述的腔室，其中该至少一第一固定件更包含 多个螺栓，其延伸穿过该支撑环与该背板。
20.如权利要求18所述的腔室，更包含可移动的基板支撑件，其具有动态温度控制构件。
21.如权利要求18所述的腔室，其中该热传送接触是由连接于该背板与该扩散器之间 的薄片金属支撑件所提供。
22.如权利要求21所述的腔室，其中该薄片金属支撑件的各端是通过焊接被固定到该 扩散器与该背板周围处。
23.如权利要求18所述的腔室，其中该流体接收导管为导热管子，其被设置在该背板 的上表面的沟槽内。
24.如权利要求23所述的腔室，其中该沟槽界定横越该背板上表面的连续且弯曲的路径。
25.如权利要求24所述的腔室，更包含多个定位板，其隔开地被设置在该沟槽上方且 被固定到该背板表面。
26.如权利要求25所述的腔室，其中该管子沿着与各定位板彼此接触的区域被平坦化。
全文摘要
本发明大致上是有关于一种用以在一玻璃基板上沉积非晶或微晶硅以制造太阳能伏特电池的等离子增强化学气相沉积腔室。腔室包括一背板，背板具有至少一流体接收导管以接收冷却流体而将腔室内由等离子产生的热移除，藉此稳定化且冷却该背板，以确保基板表面上的材料沉积的均匀性。
文档编号C23C16/458GK101802272SQ200880108199
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者J·M·怀特, R·L·蒂纳, 崔寿永 申请人:应用材料股份有限公司