专利名称：基板处理设备的放电组件、腔室装置和pecvd设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基板处理设备的放电组件，具有该放电组件的腔室装置，和具有该腔室装置的PECVD(等离子体增强化学气相沉积)设备。
背景技术：
随着等离子体技术的不断发展，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备已经被广泛地应用于制造集成电路(IC)或光伏(PV)产品的工艺中。在各种PECVD设备中，由于平行板电容稱合等离子体(Capacitively Coupled Plasma,简称CCP)以及远程微波激发等离子体(ECR)可以产生大面积均匀等离子体，且可以满足链式的生产方式，在太阳能电池制造工艺中得到了大规模的应用。传统PECVD设备采用的典型CCP装置，工艺气体从进气口进入匀流室。在匀流室内，工艺气体的流场、流速被均匀化，之后均匀的通过上电极喷淋板的气孔，进入到腔室里面。上电极接射频电源，下电极放置在加热器上保持一定的工艺温度并接地。需沉积薄膜的基板放置在下电极上。根据工艺气体的不同，沉积的薄膜成分也不尽相同。一般PV行业工艺气体为SiH4和NH3，得到的是薄膜是SiNx。传统的CCP装置，工作气压范围比较窄，一般为几十帕到上百帕，从而对于设备的真空系统配置要求比较高。另外，目前工业上追求大产能，为了提高产生等离子体的密度，驱动电源也逐渐从几十千赫到兆赫发展，但是由于驱动电源频率的增加，等离子体中驻波效应逐渐明显，从而限制了设备向更大产能的发展。从工艺角度考虑，因为所需沉积的基板位于下电极上，所以在成膜的过程中，还会引起等离子体轰击导致薄膜受损、以及颗粒控制等问题。目前，太阳能电池制造业常用的设置是远程微波激发等离子体(ECR)装置。首先，工艺气体从进气口进入腔室，在2.45G微波的激励下，产生等离子体，并由直流线圈产生磁场，促进带电粒子回旋共振激发，等离子体中具有化学活性的气体在等离子中进行反应，并在基板上沉积上所需的功能薄膜。工艺之后产生的废气通过抽气排走。与CCP装置相比，ECR装置在产能上具有优势，但是微波源的控制十分复杂，且成本昂贵，限制了它的应用和发展。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基板处理设备的放电组件，该放电组件采用介质阻挡放电(DBD)，具有高的放电电压，且结构简单，易于控制。本发明的另一目的在于提出一种具有上述放电组件的腔室装置。本发明的再一目的在于提出一种具有上述腔室装置的PECVD设备。根据本发明第一方面实施例的基板处理设备的放电组件，包括:驱动电源，所述驱动电源具有第一端和第二端；绝缘阻挡件，所述绝缘阻挡件具有沿其厚度方向贯通的通气孔；多个第一电极，所述第一电极与所述驱动电源的第一端相连且分别设在所述绝缘阻挡件的下表面上；和多个第二电极，所述第二电极与所述驱动电源的第二端相连且分别设在所述绝缘阻挡件的上表面上且与所述多个第一电极成对设置；其中每个电极对中的所述第一电极和第二电极在所述绝缘阻挡件的厚度方向上错开，以使所述第一电极和第二电极产生的等离子体放电区域位于所述绝缘阻挡件下方。根据本发明实施例的放电组件，采用在第一和第二电极之间设置绝缘阻挡件的介质阻挡(DBD)放电，可以有效地提高第一电极和第二电极之间的放电电压。驱动电源可以采用更高频率。绝缘阻挡件可以避免放电过程中第一电极和第二电极之间产生弧光。另外，驱动电源在第一和第二电极间施加电压，可在绝缘阻挡件下方产生等离子体放电区域。本发明实施例的放电组件具有结构简单，易于控制以及驱动电源选用范围广泛，克服了传统电极结构的限制，无需将电极作为放置基板的平台。在本发明的一个实施例中，所述绝缘阻挡件的上表面上设有多个凹槽，所述多个第二电极分别 对应地设在所述凹槽内。在本发明的一个实施例中，所述通气孔分为多组，所述多组通气孔沿所述绝缘阻挡件的横向间隔布置，所述第一电极沿所述绝缘阻挡件的横向间隔布置，所述第二电极沿所述绝缘阻挡件的横向间隔布置，在彼此相邻的所述第一电极和所述第二电极之间分别设有一组所述通气孔，每组通气孔包括多个通气孔。在本发明的一个实施例中，所述多组通气孔沿所述绝缘阻挡件的横向等间隔布置，所述第一电极沿所述绝缘阻挡件的横向等间隔布置，所述第二电极沿所述绝缘阻挡件的横向等间隔布置。由此，通气孔相对均匀地分布在绝缘阻挡件的整个面积上，提高工艺气体的均匀性。在本发明的一个实施例中，所述绝缘阻挡件为矩形绝缘板，所述第一电极和所述第二电极均为条状，所述第一电极在所述矩形绝缘板的下表面上分别沿所述矩形绝缘板的纵向延伸，所述第二电极在所述矩形绝缘板的上表面上分别沿所述矩形绝缘板的纵向延伸。由此，进一步增加第一电极和第二电极之间放电的面积，提高等离子体的均匀性。在本发明的一个实施例中，所述绝缘阻挡件由陶瓷、石英或聚四氟乙烯制成。在本发明的一个实施例中，所述驱动电源为低频电源、高频电源、射频电源和甚高频电源之一。因此，根据本发明实施例的放电组件的驱动电源选用范围广，当选用高频率的驱动电源时，此种多电极的放电结构可以有效避免放电时等离子体中的驻波效应。根据本发明第二方面实施例的腔室装置，包括:腔室本体，所述腔室本体内具有工艺腔室，所述腔室本体具有进气口和出气口以及基板进口和基板出口 ；加热保温装置，所述加热保温装置设在所述工艺腔室内；匀流室体，所述匀流室体内具有匀流室，所述匀流室体设在所述工艺腔室内且位于所述加热保温装置上方，所述匀流室体设有与所述加热保温装置相对的开口，所述匀流室体通过所述腔室本体的进气口与外界连通；传输装置，所述传输装置设在所述工艺腔室内且位于所述匀流室体与所述加热保温装置之间用于将基板传入和传出所述工艺腔室；和放电组件，所述放电组件为上述第一方面实施例的基板处理设备的放电组件，其中所述放电组件的绝缘阻挡件设在所述匀流室体的开口处以封闭所述开口且所述匀流室通过所述通气孔与所述工艺腔室连通。根据本发明实施例的腔室装置，放电组件采用DBD放电，驱动电源可以在第一和第二电极之间施加更高频率，产生大量等离子体，放电组件的绝缘阻挡件有效避免在等离子体中产生驻波效应，从而提高工艺气体的利用率，增加产能。并且基板处于放电组件的下方，避免等离子体对基板成膜的伤害，提高基板成膜质量。此外，在低气压情况下，绝缘阻挡件还可以防止在放电组件的第一电极和第二电极之间产生弧光，进而防止腔室装置受到损害，提高腔室装置的使用寿命。本发明实施例的腔室装置还可以通过传输装置提高基板的传输效率，提高腔室装置的使用效率。另外，该腔室装置结构简单，成本低。在本发明的一个实施例中，所述放电组件的驱动电源设在所述腔室本体的外面。这样便于控制驱动电源对第一电极和第二电极之间施加的频率。在本发明的一个实施例中，所述基板进口处设有用于打开和关闭所述基板进口的进口阀，所述基板出口处设有用于打开和关闭所述基板出口的出口阀。方便基板的传入与传出。在工艺过程中，进口和出口均关闭，防止空气进入工艺腔室中。工艺过程结束后，进口和出口均打开，方便基板的传入和传出。在本发明的一个实施例中，所述传输装置包括沿腔室本体的横向彼此间隔设置的多个传动齿轮。根据本发明第三方面实施例的PECVD设备，包括上述实施例的腔室装置。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1为根据本发明实施例的基板处理设备的放电组件的示意图；图2为图1所示放电组件的平面示意图；图3为根据本发明实施例的放电组件的变型的示意图；以及图4为根据本发明实施例的腔室装置的示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。以下结合附图首先描述根据本发明实施例的基板处理设备的放电组件。如图1所示，根据本发明实施例的基板处理设备的放电组件100包括驱动电源110、第一电极120、第二电极130和绝缘阻挡件140。驱动电源110具有第一端(图1中的左端)和第二端(图1中的右端)。第一电极120与驱动电源110的第一端相连且设在绝缘阻挡件140的下表面上。第二电极130与驱动电源110的第二端相连且设在绝缘阻挡件140的上表面上且与第一电极120成对设置。绝缘阻挡件140具有沿其厚度方向(图中的上下方向)贯通的通气孔141。每个电极对中的第一电极120和第二电极130在绝缘阻挡件140的厚度方向(图1中的竖直方向)上错开，以使第一电极120和第二电极130产生的等离子体放电区域位于绝缘阻挡件140下方。驱动电源110在第一电极120和第二电极130之间施加电压，在绝缘阻挡件140下方产生等离子体区域，通气孔141用于工艺气体的流通。根据本发明实施例的放电组件100，在第一电极120和第二电极130之间设置绝缘阻挡件140，可以采用DBD放电，可以提高驱动电源110在第一电极120和第二电极130之间施加的放电电压，从而可以在绝缘阻挡件140下方的等离子体放电区域产生大量等离子体。绝缘阻挡件140可以防止放电过程中在第一电极120和第二电极130之间产生弧光，避免放电组件100受到损害。另外，上述放电组件100具有结构简单，易于控制的优点。此夕卜，驱动电源110可以在第一电极120和第二电极130之间施加更高的频率，驱动电源110的选用范围更广，可以根据需要产生所需密度的等离子体，从而提高适用性。摆脱了传统电极结构的限制，无需将电极作为放置基板的平台。进一步地，参考图1，绝缘阻挡件140的上表面143上设有多个凹槽144，多个第二电极130分别 对应地设在凹槽144内，在图1中,第二电极130的一部分从凹槽144内向上伸出。如图1-3所示，第一电极120和第二电极130中的每一个均为多个且沿绝缘阻挡件140的横向(图1和2中的左右方向)间隔布置。在本发明的一个示例中，如图2所示，第一电极120和第二电极130均为6个，且分布在绝缘阻挡件140的整个面积上。由此，提高驱动电源140在第一电极120和第二电极130之间放电的面积，从而扩大等离子体区域的面积。此外,通过改变第一电极120和第二电极130的数量，可以方便地改变放电面积，从而提高适用性。结合图2，在本发明的进一步实施例中，多个第一电极120和多个第二电极130在绝缘阻挡件140的横向上交替设置。即在绝缘阻挡件140的横向上，每个第一电极120分别与两个第二电极130相邻、每个第二电极130分别与两个第一电极120相邻。由此使绝缘阻挡件140上表面143和下表面142之间的压差更加均衡，从而当对第一电极120和第二电极130施加电压后，可以在相邻的第一电极120和第二电极130之间产生等离子体，由此保证了等离子体的分布更加均匀。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述通气孔141分为多组，所述多组通气孔沿绝缘阻挡件140的横向间隔布置，第一电极120沿绝缘阻挡件140的横向间隔布置，第二电极130沿绝缘阻挡件140的横向间隔布置，且在彼此相邻的第一电极120和第二电极130之间分别设有一组所述通气孔，每组通气孔包括多个通气孔。这样，通气孔141可以相对均匀地分布在绝缘阻挡件140的整个面积上，提高工艺气体排出的均匀性。进一步地，多组通气孔141沿绝缘阻挡件140的横向等间隔布置，第一电极120沿绝缘阻挡件140的横向等间隔布置，第二电极130沿绝缘阻挡件140的横向等间隔布置。进一步提升工艺气体的均匀性，且提升了第一电极120和第二电极130之间产生的等离子体的均匀性。如图2，绝缘阻挡件140为矩形绝缘板140，第一电极120和第二电极130均为条状，第一电极120沿矩形绝缘板140的纵向(图2的竖直方向)设在矩形绝缘板140的下表面142上(参见图1)，第二电极130沿矩形绝缘板140的纵向设在矩形绝缘板140的上表面143上。由此，进一步增加驱动电源110在第一电极120和第二电极130之间放电的面积，等离子体分布在第一电极120和第二电极130的整个长度上，增加驱动电源110在第一电极120和第二电极130之间放电的面积，提高等离子体的均匀性。在本发明的一个实施例中，绝缘阻挡件140可以由陶瓷、石英或聚四氟乙烯制成。具有成本低，易于加工的优点。如图1所示，本发明实施例的驱动电源110可以为低频电源、高频电源、射频电源和甚高频电源之一。随着驱动电源施加频率的提高，此种放电结构可有效避免放电时等离子体中的驻波效应，进而提高工艺气体的利用率，增加产能。图3为根据本发明实施例的放电组件的变型的示意图。根据本发明的实施例，可以对放电组件100进行多种变换，如增加第一电极120和第二电极130对的数量，电极对的数量可以根据需要具体设定，如图3中，电极对1、电极对2、电极对3等。这样，通过增加或者减少电极对的数量，可以改变等离子体区域的面积，适用范围更广，适用于多种腔室装置。可以理解的是，绝缘阻挡件140的厚度、驱动电源110的频率、放电电压、气压、以及放电气体等参数可以用于控制等离子体的密度等参数。根据本发明实施例的放电组件100采用介质阻挡放电(DBD)，具有高的放电电压，且结构简单，易于控制，并且可以避免放电时电极之间产生弧光。在用于基板处理设备，例如PECVD设备的腔室装置时，无需将放置基板的平台作为下电极。如图4所示，根据本发明实施例的腔室装置包括腔室本体101、加热保温装置116、匀流室体109、传输装置115和放电组件100。腔室本体101内具有工艺腔室1011，腔室本体101具有进气口 102和出气口 103以及基板进口 105和基板出口 106。加热保温装置116设在所述工艺腔室1011内。所述匀流室体109内具有匀流室1091，所述匀流室体109设在所述工艺腔室1011内且位于所述加热保温装置116上方，所述匀流室体109设有与所述加热保温装置116相对的开口，所述匀流室体109通过所述腔室本体101的进气口 102与外界连通。所述传输装置115设在所述工艺腔室1011内且位于所述匀流室体109与所述加热保温装置116之间用于将基板104传入和传出所述工艺腔室1011。放电组件可以为上述第一方面实施例的基板处理设备的放电组件100，其中所述放电组件100的绝缘阻挡件140设在所述匀流室体109的开口处以封闭所述开口，且所述匀流室109通过所述通气孔141与所述工艺腔室1011连通。根据本发明实施例的腔室装置，对放电组件100的第一电极120和第二电极130之间施加驱动电源产生大量等离子体，且在由每一电极对之间产生等离子体(图4中虚线所示)，从而保证了等离子体分布均匀，并且可以施加更高频率的驱动电源，此时绝缘阻挡件140可以避免在等离子体中产生驻波效应，从而提高工艺气体的利用率，增加产能。基板104处于放电组件100的下方，避免等离子体对基板104成膜的伤害，提高基板104成膜质量。此外，绝缘阻挡件140还可以防止在放电组件100的第一电极120和第二电极130之间产生弧光，防止腔室装置受到损坏，提高腔室装置的使用寿命。本发明实施例的腔室装置还可以通过传输装置115实现基板104的传输效率，提高腔室装置的使用效率。另外，该腔室装置结构简单，成本低。而且，摆脱了传统电极结构的限制，在处理基板过程中，基板可以连续传输，实现真正的链式生产，提高了效率，并且提高了拓展性，例如可以通过增加电极对数目，改变基板104的传动速度，从而可以成膜速度。如图4所示，放电组件100的驱动电源110设在所述腔室本体101的外面。这样便于控制驱动电源Iio对第一电极120和第二电极130之间施加的电源频率。在本发明的一个实施例中，所述基板104进口 105处设有用于打开和关闭所述基板104的进口 105的进口阀107，所述基板104的出口 106处设有用于打开和关闭所述基板出口的出口阀108。在工艺过程中，进口 105和出口 106关闭，避免外界空气进入工艺腔室1011，工艺过程结束后，进口 105和出口 106打开，方便基板104的传入与传出。在本发明的一个实施例中，所述传输装置115包括沿腔室本体的左右方向彼此间隔设置的多个传动齿轮。保证基板104更加平稳且快速地传入与传出工艺腔室1011。根据本发明实施例的腔室装置，可以根据需要施加不同频率的驱动电源从而产生不同密度且分布均匀的等离子体，提高了适用性。根据本发明实施例PECVD设备，包括根据上述实施例描述的腔室装置。另外，根据本发明实施例的PECVD设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种基板处理设备的放电组件，其特征在于，包括: 驱动电源，所述驱动电源具有第一端和第二端； 绝缘阻 挡件，所述绝缘阻挡件具有沿其厚度方向贯通的通气孔； 多个第一电极，所述第一电极与所述驱动电源的第一端相连且分别设在所述绝缘阻挡件的下表面上；和 多个第二电极，所述第二电极与所述驱动电源的第二端相连且分别设在所述绝缘阻挡件的上表面上且与所述多个第一电极成对设置； 其中每个电极对中的所述第一电极和第二电极在所述绝缘阻挡件的厚度方向上错开，以使所述第一电极和第二电极产生的等离子体放电区域位于所述绝缘阻挡件下方。
2.根据权利要求1所述的基板处理设备的放电组件，其特征在于，所述绝缘阻挡件的上表面上设有多个凹槽，所述多个第二电极分别对应地设在所述凹槽内。
3.根据权利要求2所述的基板处理设备的放电组件，其特征在于，所述通气孔分为多组，所述多组通气孔沿所述绝缘阻挡件的横向间隔布置，所述第一电极沿所述绝缘阻挡件的横向间隔布置，所述第二电极沿所述绝缘阻挡件的横向间隔布置，在彼此相邻的所述第一电极和所述第二电极之间分别设有一组所述通气孔，每组通气孔包括多个通气孔。
4.根据权利要求3所述的基板处理设备的放电组件，其特征在于，所述多组通气孔沿所述绝缘阻挡件的横向等间隔布置，所述第一电极沿所述绝缘阻挡件的横向等间隔布置，所述第二电极沿所述绝缘阻挡件的横向等间隔布置。
5.根据权利要求1所述的基板处理设备的放电组件，其特征在于，所述绝缘阻挡件为矩形绝缘板，所述第一电极和所述第二电极均为条状，所述第一电极在所述矩形绝缘板的下表面上分别沿所述矩形绝缘板的纵向延伸，所述第二电极在所述矩形绝缘板的上表面上分别沿所述矩形绝缘板的纵向延伸。
6.根据权利要求1所述的基板处理设备的放电组件，其特征在于，所述绝缘阻挡件由陶瓷、石英或聚四氟乙烯制成。
7.根据权利要求1所述的基板处理设备的放电组件，其特征在于，所述驱动电源为低频电源、高频电源、射频电源和甚高频电源之一。
8.一种腔室装置，其特征在于，包括: 腔室本体，所述腔室本体内具有工艺腔室，所述腔室本体具有进气口和出气口以及基板进口和基板出口； 加热保温装置，所述加热保温装置设在所述工艺腔室内； 匀流室体，所述匀流室体内具有匀流室，所述匀流室体设在所述工艺腔室内且位于所述加热保温装置上方，所述匀流室体设有与所述加热保温装置相对的开口，所述匀流室体通过所述腔室本体的进气口与外界连通； 传输装置，所述传输装置设在所述工艺腔室内且位于所述匀流室体与所述加热保温装置之间用于将基板传入和传出所述工艺腔室；和 放电组件，所述放电组件为根据权利要求1-7中任一项所述的基板处理设备的放电组件，其中所述放电组件的绝缘阻挡件设在所述匀流室体的开口处以封闭所述开口且所述匀流室通过所述通气孔与所述工艺腔室连通。
9.根据权利要求8所述的腔室装置，其特征在于，所述放电组件的驱动电源设在所述腔室本体的外面。
10.根据权利要求8所述的腔室装置，其特征在于，所述基板进口处设有用于打开和关闭所述基板进口的进口阀，所述基板出口处设有用于打开和关闭所述基板出口的出口阀。
11.根据权利要求10所述的腔室装置，其特征在于，所述传输装置包括沿腔室本体的横向彼此间隔设置的多个传动齿轮。
12.—种PECVD设备，其特征在于， 包括根据权利要求8-11中任一项所述的腔室装置。
全文摘要
本发明提出一种基板处理设备的放电组件，包括具有第一端和第二端的驱动电源；具有沿其厚度方向贯通的通气孔的绝缘阻挡件；多个第一电极，第一电极与驱动电源的第一端相连且分别设在绝缘阻挡件的下表面上；和多个第二电极，第二电极与驱动电源的第二端相连且分别设在绝缘阻挡件的上表面上且与多个第一电极成对设置；其中每个电极对中的第一电极和第二电极在绝缘阻挡件的厚度方向上错开，以使第一电极和第二电极产生的等离子体放电区域位于绝缘阻挡件下方。根据本发明的放电组件采用介质阻挡放电(DBD)，具有高的放电电压，且结构简单，易于控制。本发明还提出一种腔室装置和具有该腔室装置的PECVD设备。
文档编号C23C16/50GK103187235SQ20111046021
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者张彦召 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司