CN103597119A - 用于等离子体处理的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于基于等离子体的处理的装置和方法，很好地适合于半导体、导体或绝缘膜的沉积、刻蚀或处理。等离子体生成单元包括衬底的处理侧的一个或多个伸长的电极以及贴近衬底的相对侧的中性电极。气体可以贴近带电电极而注入，其电学上击穿并且产生流向衬底区域的激活的组分。然后，该气体流入在带电电极与衬底之间的延伸的处理区，以高速率提供与衬底的受控和连续的反应性，其中有效地利用了反应物给料。气体经由在一个或多个带电电极与分流器之间的通路而被排出。

Description

用于等离子体处理的装置和方法

技术领域

本发明的领域涉及一种用于等离子体处理的装置和方法，并且更特别地涉及用于半导体、导体或者绝缘膜或保持更小的衬底、矩形衬底或连续带状衬底的载体的沉积、刻蚀或处理的交流电感生等离子体处理。

背景技术

用于沉积、刻蚀、清洁和表面处理的等离子体增强处理的发展已经帮助维持了很多制造工业中的进步，这些制造工业诸如集成电路(IC)、液晶显示器(LCD)屏幕以及光电(PV)面板。

用于等离子体增强处理的示例反应器包括平行板电容性和微波放电反应器。对反应器进行缩放以处理更大的衬底可能增加制造成本，这是因为需要以每单位面积的更低的功率密度和气体浓度来操作以便维持所希望的膜性质和均匀性。

对于IC和LCD工业，将等离子体增强处理缩放到更大衬底的成本已经部分地被增加的(IC)每单位面积功能性和针对(LCD)更多的表面积收取更高的价格的能力所抵消。另一方面，PV面板工业面临附加的挑战来发现直接降低制造成本和所生产的每单位面积的能量使用同时还改善沉积方法以生产具有光到电能的更高的转换效率的面板的方式。一种制造PV面板的方法包括含硅薄膜的等离子增强化学汽相(PECVD)沉积。

然而，用高能离子(＞10eV)轰击、在气相中形成硅粒子以及金属污染是能够导致沉积硅膜中的降低光到电能的转换效率的缺陷的因素。对于很多PECVD处理，可能希望实现经济的、高速率的沉积、在大面积衬底之上的均匀性(包括在大的矩形衬底的棱角处)以及高效的进气利用率。

附图说明

本发明的新颖性特征在所附权利要求书中详细地阐明。参考以下阐述其中利用了本发明原理的说明性实施例的详细描述及其附图，将获得对本发明的特征和优点的更好的理解，附图中：

图1示出了根据本发明示例实施例的具有间距很小的PGU的处理系统的截面视图。

图2示出了根据本发明示例实施例的具有分别地安装的PGU的处理系统的截面视图。

图3示出了示例宽电极和窄电极相对于衬底定位的维度纵横比的透视图。

图4a-图4l示出了根据本发明示例实施例的十二个示例PGU配置的示意性截面视图。

图5示出了根据示例实施例的对称的二电极PGU的射频(RF)或VHF供应配置以及等离子体区的截面视图。

图6示出了根据示例实施例的用于需要多个源的应用的示例布置和均匀气流路径。

图7示出了图6的示例布置，其中添加了安装到电极的电介质屏蔽，其与电极主体具有狭窄间隙。

图8图示了根据示例实施例的使得可以添加两个独立的气流通道的组合作为添加到衬底处理区的反应性气体的均匀控制的分布的示例气体注入特征。

图9示出了仅在沿衬底表面的一个方向上实现气流的替代性的PGU实施例。

图10示出了根据示例实施例的用于需要多个源的应用的示例和均匀气流路径。

图11示出了利用非矩形电极截面的替代性的PGU实施例。

图12示出了示例实施例中的电极之间以及在电极与衬底之间的间隙区的局部放大图。

图13示出了根据如下示例实施例的反应器室的截面，该示例实施例具有五个PGU，其中前两个PGU使用气体A、B和C执行处理，第三个PGU仅使用惰性气体He和Ar来提供分离，并且最后两个PGU使用气体D、E、F来执行不同的处理。

图14示出了根据如下示例实施例的反应器室的截面，该示例实施例具有基座，该基座提供了用于在其自身与衬底之间的气体注入和泵送的多个小的单独孔。

图15示出了根据如下示例实施例的衬底支撑和衬底的截面，其中存在从被阻挡的开口来自衬底支撑的气体注入和泵送。

图16示出了根据如下示例实施例的衬底支撑和衬底的截面，其中该支撑具有被阻挡的气体注入器并且具有泵送孔，该泵送孔被多孔的导气和导电的材料填充，该材料防止电场透入用于泵送的直径更大的通道。

图17示出了根据如下示例实施例的反应器室的截面，其中等离子体形成是使用多圈导体、通过电感性耦合来实现的，其中AC电流生成气流方向上的变化的磁场，引起平行于PGU的长维度和流入该多圈线圈的电流的方向的感生电场。

图18示出了根据示例实施例的具有衬垫的电极的电路模型，其图示了由单个电源使用电感性分流器向双电极递送RF或VHF功率。

图19示出了根据示例实施例的中间具有凹陷的电极，其中气体递送既来自凹陷又来自电极的另一个面向衬底的表面。

图20示出了根据示例实施例的多电极配置，其中气体仅在电极的底部朝向衬底注入，并且每个电极具有多区段气体注入歧管。

图21a示出了根据示例实施例的系统，其中气体被注入并且在电极之间以及在电极与衬底之间形成稠密的等离子体。

图21b示出了根据示例实施例的系统，其中电极之间的间隙部分地被电介质片填充。

图22示出了根据示例实施例的用于泵送来自处理等离子体的排气的多个PGU和歧管的截面视图。

图23示出了根据示例实施例的可以使用示例系统和方法制造的示例多层结构。

具体实施方式

尽管本发明包含各种修改和替代性构造，但在此将详细描述附图中示出的实施例。然而，应当理解，其本意并非将本发明限制为所公开的特殊形式。相反，本发明旨在覆盖在所附权利要求书中所表达的本发明的精神和范围内的全部修改、等同形式和替代性构造。

示例实施例包括等离子体生成单元(PGU)，每个PGU可以生成或保持用于等离子体处理的等离子体，或者有助于生成或保持用于等离子体处理的等离子体。在示例实施例中，PGU可以包括一个或多个元件用以提供功率以生成或保持等离子体(或有助于生成或保持等离子体)，从而帮助包含和/或提供用于电流的返回路径，和/或引导或控制等离子体的气流。

因此，每个PGU可以在如下区域中生成等离子体，该区域邻近该PGU的元件以及邻近其他等离子体区或更大等离子体区的部分。在任一情况下，在示例实施例中，该区域中的等离子体可以基本上利用提供给该PGU的某些元件的功率来控制。在某些实施例中，这些元件可以是主要通过位移电流-电容性耦合来将功率耦合到等离子体中的较低频率(诸如RF乃至VHF频率)处的电极。在其他实施例中，从PGU耦合到等离子体中的功率耦合可以主要是电感性的，其中PGU的某些元件包括一圈或多圈线圈。其他实施例可以使用具有到等离子体中的功率耦合的UHF或微波频带中的功率作为其性质为电磁的表面波。在这些示例实施例中的任何一个中，该区域中的处理可以基本上是由经由PGU注入的AC电功率生成的等离子体的产品。其他实施例可以使用电容性地、电感性地或通过表面波耦合功率的PGU的组合。这些仅仅是示例，其他实施例可以使用其他PGU或PGU组合。

PGU的元件可以包括例如一个或多个带电电极、接地电极、中性电极和/或浮置电极、用以引导或控制气流和/或帮助包含功率的一个或多个分流器、用以保护电极或其他室表面的一个或多个衬垫(并且其还可以帮助引导或控制气流)。这些和/或其他元件可以单独或组合地使用以提供用于处理的所希望的等离子体性质，正如下面将描述的那样。在某些实施例中，处理随着衬底在一个或多个PGU之下移动而发生。在其他实施例中，衬底是固定在PGU或PGU阵列或PGU的其他组合之下的。在其他实施例中，衬底可以是固定的，而单独PGU或PGU阵列或PGU的其他组合是移动的。

图1中示出的是根据示例实施例的可以包含一个或多个等离子体生成单元(PGU)的处理室100。图1示出了具有三个PGU的室的示例实施例，这三个PGU示出为项101、102和103，它们彼此间距很小。PGU可以是相同类型的或者具有一个或多个电极、一个或多个分流器和/或其他元件的不同配置。如图1所示，在这一实施例中，多个PGU的间距很小，从而使得可以存在在邻近PGU的元件之间以及在每个单独PGU内的元件之间生成的等离子体。在某些示例实施例中，邻近PGU之间的间隙可以小于每个PGU的宽度。在某些实施例中，邻近PGU之间的间隙可以小于带电电极与正在被处理的衬底之间的间隙的大约两倍。在这一示例实施例中，AC电流可以在PGU之间以及每个PGU内流动。在这一实施例中，每个PGU具有至少一个电极，其中一个电极是带电的，并且可以或可以不具有不接地或带电的一个分流器或多个分流器。每个PGU的示例实施例可以具有至少一个带电电极并且可以具有多个带电电极。示例实施例还可以具有一个或多个接地电极。可以通过如在104处所示的入口来将惰性气体供应到在PGU组件的任一侧的分配岐管118和119以防止处理气体离开室并且防止气体从邻近的室进入到处理区中。在示例实施例中，室的入口和出口处的这种气体吹扫(purging)还可以帮助在不希望的气体进入室时从衬底移除它们以避免污染室内的处理。由生成器105、106和107将AC功率分别提供给PGU 101、102和103。分为针对PGU 101、102和103提供了气体源入口108、110和112以及排气口109、111和113。在这一示例实施例中，衬底在用于处理的PGU之下横向地移动。在这一实施例中，衬底到处理室中和从处理室中出来的运动用114处的箭头标示。可以使用输送器、腹板(web)或其他可移动的传输或载体来在PGU之下移动衬底。衬底支撑和中性电极115可以通过阻抗元件120接地，该阻抗元件120可以包含可以用于感应等离子体情况和保证处理稳定性和正确性的电抗性和电阻性元件以及固态电子器件，诸如功率二极管或变阻器。有可以并入(或靠近)基座115的加热器元件121。这种元件可以是基座(如图所示)内的电阻性的或辐射的并且低于基座。提供排气口116和117以抽出吹扫气体，该吹扫气体由吹扫歧管118和119递送到衬底区。在具有多个PGU的某些实施例中，PGU被严密地分组，在相邻PGU的邻近元件之间具有间隙，该间隙小于衬底与这些PGU的一个或两个的一个或多个带电电极之间的间隙的两倍。

在示例实施例中，可以将PGU布置为使得相邻PGU的邻近元件的长边大致平行并且沿衬底运动的方向很窄地隔开。

图2中示出的是具有多个PGU的处理室的另一实施例，这些PGU的间距相对于先前描述的图1中的实施例更宽或者可以是隔离的。在此情况下，每个PGU可以具有至少两个电极，并且可以或可以不具有一个分流器或多个分流器(其可以不接地或带电)。在某些实施例中，处理室内可以只有一个PGU。室200被示出为具有三个PGU。在此情况下，除在任何PGU内流动之外，只有极少的AC电流可以在不同PGU之间流动。示出为项201、202和203的PGU可以是相同类型的或者具有一个或多个电极或一个或多个分流器的不同配置。如图所示，多个PGU的间距不是很小，而是具有可以小于PGU宽度的间隙，从而使得可以只有极少或没有等离子体在邻近PGU的元件之间生成。

还可以供应204惰性气体给在PGU组件的任一侧的分配岐管221和222以防止处理气体离开室。在某些实施例中，由生成器205和206将AC功率提供给PGU 201；由生成器207和208将AC功率提供给PGU 202，并且由生成器209和210将AC功率提供给PGU203。在其他实施例中，单独生成器还可以适用于供应PGU中的一个或多个内的全部带电电极。分别针对PGU 201、202和203提供了气体供应211、213和215以及排气212、214和216。衬底到处理室中和从处理室中出来的运动标示为217。衬底支撑和中性电极218可以通过阻抗元件223接地，该阻抗元件223可以包含可以用于感应等离子体情况和保证处理稳定性和正确性的电抗性和电阻性元件以及固态电子器件，诸如功率二极管或变阻器。可以存在加热器元件224，其要么如图所示地将热量从基座218内传导到基座，要么从基座下面或靠近基座辐射热量到基座和衬底。提供排气219和220以抽出吹扫气体，该吹扫气体由吹扫歧管221和222递送到衬底区。

图3中示出的PGU内的示例元件大体地成比例并成形以均匀地处理衬底。如图3所示，PGU内的电极301或分流器302的长度可以比衬底303的平行于这种长度的维度更长。电极或分流器的长度还可以远大于其在垂直于衬底的方向上的高度311和312或者其在平行于衬底表面且垂直于电极长度维度的方向上的宽度321和322。在某些实施例中，如图3中示意性地图示出的那样，带电电极和分流器两者的截面形状可以沿这种长度维度大致恒定。

在某些实施例中，AC供电电极的横截面形状可以一般地具有带有如在图3、图4a-图4l、图5、图6、图7、图8、图9和图10中看到的倒圆角的矩形截面。

本发明的实施例可以以各种配置和组合来使用PGU以实现所希望的处理特性。在示例实施例中，PGU可以用于处理大型衬底或保持更小衬底的载体，或者连续带状衬底。在某些实施例中，可以使用伸长的PGU或一行或任何排列的伸长的PGU来处理用于PV面板或其他应用的大面积衬底。在某些实施例中，线性等离子体源或等离子体生成单元(PGU)可以配置为以各种各样的处理高效地操作，结合短暂且均匀的气体驻留时间来提供用于所希望的衬底反应的高效的气体利用以防止不希望的气相反应。在某些实施例中，可以使用多个PGU来增强整个系统的吞吐量并且仍然使得可以实现灵活性以调整每个单元以便用于特定工艺步骤从而符合应用的要求。

在示例实施例中，可以将一个或多个PGU定位为靠近要处理的衬底的表面，每个PGU支撑一个或多个气体放电，该气体放电在邻近于衬底的体积中生成等离子体和反应性组分。如果使用多个PGU，则其中某些或全部可以具有相同的配置并且可以结合各种类型的混合物中的某些不同配置而分组。某些实施例(特别是这种PGU可以单独地或基本上彼此隔开使用的实施例)中的PGU可以包括接地或带电的两个或更多电极作为元件。在示例实施例中，每个PGU中的电极中的至少一个是带电的，并且特别地可以被提供有rf或VHF电流。在可以存在多个严密分组的PGU的某些实施例中，每个PGU可以具有一个或多个电极作为一个或多个元件，这些电极中的至少一个被提供有rf或VHF电流。在隔离且分组的配置中，PGU可以或可以不具有一个或多个分流器作为元件，这些分流器可以不接地或带电，但从电学上说可以是浮置的。在某些示例实施例中，PGU一般地能够在其带电电极与衬底之间以及PGU内的元件之间或者PGU的元件与邻近PGU的元件之间生成等离子体。在某些实施例中，衬底或载体的相对侧可以被支撑在中性电极上或非常靠近中性电极，该中性电极可以接地或者在RF或VHF频率处具有到地的小的阻抗。在某些实施例中，可以存在在邻近元件之间形成的等离子体，这可以提供在衬底已经暴露于其之前或之后的气体激活和电离。

在示例实施例中，一种或多种等离子体可以使得处理在一个或多个衬底的表面之上在一个或多个伸长的区域中发生。在某些实施例中，由PGU形成的处理区中的每一个在一个维度中比衬底的直径或宽度更大或者在大小上可以与载体的大维度(例如，载体的外部宽度)相当。在示例实施例中，由PGU在衬底表面之上形成的处理区可以是伸长的并且每个这种区域的长度可以远大于其宽度。例如，PGU与衬底的表面之间的每个处理区的长度在示例实施例中可以在处理区的宽度的2倍与100倍之间或者是包含在其中的任何范围。如果在某些实施例中，室中有多个PGU，则PGU可以布置为间距很小的并排，因此其元件具有对准的长维度并且大致彼此平行，所具有的间隙在量值上与PGU内的元件之间或电极与衬底之间的那些间隙相当，或者它们可以彼此分隔开或者被其他隔离物或分流器彼此分离(其在某些示例中可以利用惰性气体来吹扫)。

在某些实施例中，可以将PGU彼此非常接近地放置而不需要它们之间的屏蔽。可以使用该配置来提供彼此紧挨的、可以执行不同工艺步骤的、正在运行的多个单元的稳定装置。如果对于特定应用来说有必要，则由每个PGU执行的特定处理可以通过包含如下特征来独立地调节，这些特征诸如PGU中的不同电极和分流器配置，用于改变气体混合物的单独气流控制，分立的电源连接，不同的衬垫配置、电极宽度和高度，电极间隙距离，处理气体注入点之上的预激活区的长度，和/或处理区的大小。

在示例实施例中，PGU内的元件可以大体地成比例和成形以均匀地处理衬底。PGU内的电极或一个或多个分流器的长度可以大于沿这种长度对准的一个或多个衬底的尺寸，并且长度可以远大于其高度(在垂直于衬底的方向上的大小)或其宽度或这两者。电极或分流器的宽度维度定义为其平行于衬底表面且垂直于其长维度的大小。在某些示例中，电极的长度可以是电极的高度或宽度或这两者的两倍、十倍、二十倍、五十倍、一百倍或更多倍。PGU中的电极、分流器或其他元件的示例长度可以是从大约30厘米到大约400厘米或者包含在其中的任何范围。PGU中的电极、分流器或其他元件的示例高度的范围可以是从大约1厘米到大约30厘米或者包含在其中的任何范围。PGU中的带电电极、分流器或其他元件的示例宽度的范围可以是从大约1厘米到大约30厘米或者包含在其中的任何范围。在某些实施例中，带电电极高度或宽度与长度的比率可以小于大约0.25。在示例实施例中，接地电极或分流器的高度可以在与带电电极的高度相同的范围内。然而，在某些实施例中，接地电极或分流器的最小宽度可以小于用于带电电极的最小宽度并且可以为大约1毫米那么小。用于接地电极和分流器的宽度的示例范围可以在大约1毫米与大约100毫米之间或者是包含在其中的任何范围，其中宽度在某些示例实施例中所用的大约2毫米与大约10毫米之间的范围内。

在处理期间衬底相对于PGU移动的实施例中，衬底可以粗略地在元件的宽度维度的方向上并且粗略地垂直于元件的长度维度而移动。示例电极可以至少部分地由诸如金属之类的导电材料制成，但是它们还可以具有导电性差的部分。在某些实施例中，电极的垂直于其长度维度的截面形状可以一般地是矩形，但这种形状的变型可以适合于某些应用。电极可以连接到RF、VHF、UHF或微波电流或能量的源，或者可以通过其阻抗不是特别大的电抗性的或电阻性的电路组件接地。在某些实施例中，分流器大致沿其长度维度平行于电极并且可以由绝缘或导电材料或这两者构成。如果全部或部分地由金属制成，则分流器的该部分从电学上说可以是浮置的，既不接地也不连接到电源。一般来说，分流器可以充当用于气流的导管并且还可以充当用于在其中保持等离子体的区域的边界。在某些示例中，电极和分流器可以由支撑结构支撑在其面向远离衬底(其可以包括电介质并可能地包括金属)的侧，或者被支撑在其在伸长方向上的端部处。

在示例实施例中，PGU的元件可以与要处理的衬底表面间距很小并且彼此间距很小。PGU内的电极可以具有与另一电极或分流器相同的或不同的宽度，并且其到衬底的最小距离可以小于或近似等于其宽度或其高度或者这两者。在某些实施例中，这种距离远小于宽度或高度。到衬底的这种距离可以沿电极和分流器的全部或大部分长度大致恒定。然而，在某些实施例中，这种距离可以改变，特别是在靠近电极端部处，以便抵消等离子体中其他端部影响，从而使得端部处的工艺变化在更大比例的PGU长度之上具有降低的变化和可接受的均匀性。PGU内的元件，包括电极和分流器两者(如果使用)，可以沿其长度的相当大的部分与一个或多个邻近元件间距很小。在某些实施例中，某些面向表面在垂直于长度维度的平面中可以是有角度的并且可以基本上沿这种长度的大部分平行。

在示例实施例中，衬底被直接支撑在中性电极上或者支撑在被支撑在中性电极上的载体上。衬底可以直接放置在支撑上，在插入隔离体(导电的或绝缘的)上，或者通过气垫的差压而悬置。在示例实施例中，当使用了具有固定的PGU和移动的衬底的配置时，实现衬底运动的部分可以要么全面或部分地形成中性电极，要么用作衬底与中性电极之间的不导电隔离。在某些实施例中，中性电极可以沿衬底运动的方向比带电电极更广泛，从而使得可以存在公共的中性电极用于多个包含带电电极的PGU。

在某些实施例中，在衬底处理期间，气体被注入并且流向元件内或两个元件之间的衬底，这些元件可以包括一个或多个电极或一个或多个分流器或这两者。在某些实施例中，这种一个或多个元件可以是带电电极和邻近元件或两个分流器。在某些实施例中，然后，等离子体转向并平行于衬底表面而流动，最后在带电电极与衬底之间流动，然后转向为在电极与相邻元件之间流动，然后从处理室流动到排气口。在某些实施例中，气体总体流动方向的这种转向可以为大约90度。在示例实施例中，气流方向的这种转向的发生不会导致气体的重复循环流动模式。

在某些实施例中，电极可以具有某些倒圆的或斜削的边缘，特别是对于界定面向衬底的那侧的边缘的一个或多个，从而使得气流的所述转向的发生不会导致该边缘下游的体积内的重复循环流动。进一步，其还有助于避免重复循环流动，这种具有一个或多个倒圆的或斜削的边缘的元件与气体朝向其流动的面向表面之间的间隙为小，从而使得避免重复循环流动。在某些实施例中，这种间隙应当小于转向的通道的宽度的大约三倍。在某些应用(诸如沉积用于薄膜硅光伏面板的纳米晶硅)中，对气体的流动模式的这种谨慎的控制对于得到最佳工艺性能来说可能是重要的。在其他情况下锋利的边缘的这种倒圆或斜削对于导电或电介质膜沉积而言也可能是有利的。在示例实施例中，带电电极与衬底之间的间隙可以在大约5mm到15毫米的范围或包含在其中的任何范围内。基于这一点以及示例压力和气流范围，边缘的适合于避免重复循环流动的倒圆可以在示例实施例中的1mm到10mm的范围内或包含在其中的任何范围内。

尽管在示例实施例中气体可以在一个或多个带电电极与衬底之间的空间中电离，但在某些实施例中等离子体还可以在带电电极与邻近元件之间或靠近的元件之间的空间中形成，其中气体可以朝向或远离衬底而流动。在某些实施例中，气体在其初始流向衬底期间可以被等离子体激活。这种气体可以包括惰性气体和/或从化学上参与了处理的一种/多种气体，这些气体可以包括原子或分子组分。如果这种气体在通过PGU的元件之间期间被激活，则其能够促进提供用于衬底处理的反应性组分的原料气的击穿或离解。在某些实施例中，注入的气体可以流向邻近带电电极的空间中或者在分流器与电极之间或在两个分流器或两个电极之间的空间中的衬底。无论是否激活，在某些实施例中这种气体都可以提供与相邻PGU相关联的邻接的处理区之间的化学隔离。氦是这样一种气体，其可以用于提供隔离而不会对其他气体产生显著的化学效应。在朝向衬底注入的气体可以通过电子碰撞比氦更容易地激活的某些实施例中，当这种气体随后流入电极与衬底之间的空间中时，其还将参与产生各种组分的等离子体反应，其中一些可能是处理所需的。

在示例实施例中，依赖于特定应用，为了优化工艺条件，在一个或多个带电电极与衬底之间的等离子体可以具有与电极与邻近元件之间的区域不同的功率密度、电子密度和电子平均能量。用以独立地且可控地改变这种邻近的等离子体区中的功率密度的该能力是电极结构以及对在一个或多个带电电极与衬底之间的间隙相对于在电极与邻近元件之间的间隙的相对大小的紧密控制的结果。还可以改变馈送给每个电极的随时间变化的电势之间的相位以调整相对于带电电极与衬底之间的处理区中的功率密度而言带电电极之间的间隙中的相对功率密度。在某些实施例中，可以针对各种应用而将间隙的这种比率改变高达大约50％。在某些实施例中，电极与衬底之间的等离子体将从电极接收更高的功率密度，并且比电极与邻近元件之间的等离子体具有更高的电子密度和平均能量。这在紧邻衬底的电抗性原子团的生成或者对衬底的离子轰击是针对该处理应用的限制或控制反应时将特别地适合。另一方面，在处理的某些实施例(诸如以非常低的氢含量沉积氮化硅)中，通过预离解N₂气体形成氮原子需要大量能量并且受益于如下配置，在该配置中，带电电极与邻近元件之间的等离子体具有比电极与衬底之间的等离子体更高的功率密度。

对于需要离子轰击作为主要机制的处理(诸如反应离子刻蚀)，一般地用单位“瓦特每立方厘米每千帕斯卡压力”来表示的到等离子体的功率密度D_p将高于对于仅需要中性组分的处理(诸如沉积纳米晶硅)。通常，基于离子的处理将由粗略地在大约3W/cm³/千帕斯卡与100W/cm³/千帕斯卡之间的功率密度范围或者包含在其中的任何范围表征，而基于中性的处理可以具有在大约0.1W/cm³/千帕斯卡与大约10W/cm³/千帕斯卡之间或者包含在其中的任何范围内的D_p。

这种低功率密度可以用于等离子体辅助沉积工艺以避免离子对沉积膜的破坏，从而使得缺陷级别可以在可以实现例如沉积硅中的高光伏效率的级别或低于该级别。在纳米晶硅的情况下，缺陷级别可以小于或为每立方厘米10¹⁶的大约数倍。为实现高于大约13％的高度稳定的光伏效率，可能所希望的是将这种缺陷级别限制为低于大约2×10¹⁶/cm³。

在某些实施例中，可以将分流器和电极的形状和定位选择为在通过它们或在它们之间注入惰性气体时大大改善邻近PGU之间的化学隔离。在某些实施例中，分流器与衬底之间的间隙可以非常小，可能0.05mm那么小乃至更小，以改善这种隔离。在某些实施例中，接地电极与衬底的隔离可以非常小。在某些实施例中，通过接地电极或分流器将诸如氦或氩之类的惰性气体的相当大的流动注入到其自身与衬底之间的非常窄的间隙中。在此情况下，气体可以不被这种通过预激活。还可以在两个间距很小的元件(诸如两个分流器或接地电极和分流器或带电电极和分流器)之间注入这种气体，以便最小化一种或多种处理气体从一个PGU到其中可能执行不同的工艺步骤的邻近PGU的扩散。这可以用于使得处理引起的组分的流动一致地在相同的方向上，如果衬底正在相对于PGU移动，这可能是重要的。在此情况下，无论是否有多个PGU，都可以将反应性组分流动的方向选择为沿与衬底相对运动的方向相反的方向或者在与衬底相对运动的方向相反的方向上。

在分流器或接地电极与衬底之间有非常小的间隙并且通过分流器注入惰性气体的某些实施例中，这能够用作一类“气体承载”。无论衬底是固定的还是移动的，但特别是在衬底为移动的时，对气体的充足流动以及一个或多个分流器和可能的电极衬垫的成形的使用可以帮助防止衬底与该元件的接触并且帮助更精确地维持衬底相对于电极的定位。这在如下方面可能是重要的，即控制处理并且使其所具有的由于在一个或多个带电电极与衬底之间的间隙中的波动而引起的时间上的变化更少。在某些实施例中进一步有用的是既存在通过分流器的气体注入或在分流器之间的气体注入又存在通过不同的分流器的泵送或在邻近注入位置的不同的一对分流器之间的泵送，从而使得能够有维持分流器与衬底之间的几乎恒定的间隙的真实气体承载。这可以帮助维持带电电极与衬底之间的恒定间隙，从而控制和/或使得处理速率(其可能依赖于这种间隙)在时间上恒定。在此情况下，电极之间或电极与分流器之间的等离子体中的功率密度相对于电极与衬底之间的功率密度的比率被保持为更加恒定并且可以保证处理结果中的更好的一致性。

一般来说，如果其流动通过的通道的截面面积增加，则随着气体流动通过一系列通道，其可能经历膨胀并且其总体流动速度将减少。进入膨胀通道或区域的这种流可能使得气体冷却。在示例实施例中，流道可以具有如下区域，其宽度等于电极或分流器的长度，并且高度等于边界电极、衬底或分流器表面之间的距离。与膨胀通道的情况相反，如果气体的流道的截面面积减少，则气体将趋向于加速并经历某种压缩。如果通道的壁变得更热或者气体被等离子体加热，则流动速度将趋向于增加，而冷却壁将导致减速。在示例实施例中，可以存在沿气流路径的通道截面面积的改变，以及等离子体功率密度和/或壁温度的改变，从而使得气体温度和/或总体流动速度将随着其从一个等离子体区移动到另一个而改变。特别地，随着气体在其到排气的路途上从带电电极与衬底之间的区域流动到元件之间的区域中，由于该区域中的等离子体中的更低的功率密度，气体的温度可能略微地减少。然而，在示例实施例中，气体温度的任何这种减少可能是小的，从而使得该区域中的微粒生长极小，不会不利地影响处理的结果。在示例实施例中，从一个区域到下一个区域，流道的这种“有效”截面面积不会以大于大约3的系数改变，并且等离子体中的功率密度不会以大的系数(例如，大于10倍)减少，从而避免了气流的突然冷却。在某些处理中，所述突然冷却将引起气相中微粒的迅速生长，这将导致衬底上的污染和差的工艺性能。在某些情况下，当气体从单个流道流入到两个分立通道中时，用于特定流动路径的“有效”流道截面面积可以小于完整的通道面积。相反地，当流从两个初始通道合并到单个通道中时，由于其气体膨胀和冷却方面的效应，合并通道中的来自每个初始通道的流动气体的有效通道截面可能实际上小于合并通道的完整面积。进一步，通过使得等离子体功率密度和/或壁温度沿大部分或整个流动路径提升，可以将气体保持为沿整个流动路径都是热的，从而使得气体温度在其经过反应器期间不会改变很多。这一点以及避免截面流动面积的大量增加防止了在气体驻留在反应器中的时间期间的突然气体冷却或者总体流动速度减慢，在沉积组分以气相存在的某些实施例中可能引起减少的粒子形成，这对于某些应用可以改善工艺性能。由于在温度小于大约100℃的情况下气体中的颗粒生长会迅速很多，因此在示例实施例中可以贯穿等离子体的流动路径将气体温度保持为高于大约100℃。示例实施例可以维持这种高的气体温度，这是因为其避免了用于流动的截面的快速膨胀并且将全部表面保持为与流动通过高于大约100℃的等离子体的气体接触。

在示例实施例中，为增强控制排气歧管中的等离子体活动的能力，相对于先前描述的配置，可以添加一个或多个附加电极作为排气歧管的部分。在沉积循环期间，还可以将改善气体反应副产品的挥发性和/或挥发沉积膜的气体添加到排出区。该清洗气体可以或可以不需要被等离子体活动激活。

在某些实施例中，在一定量的连续处理之后，可能仍然需要完整的清洗循环。完整的清洗循环可以包括经由输入歧管注入清洗气体，该清洗气体挥发沉积在衬垫或电极表面上的膜和粒子。清洗气体的反应可以通过等离子体、温度或这两者激活。清洗循环可以直接在沉积循环之后在加热的衬垫上执行，或者衬垫可以首先通过附加的加热机制(诸如由非电抗性气体产生的等离子体)加热以便进行清洁。

关于处理系统的现场清洗的特定问题是要清洗的污染的量可能不是均匀分布的。例如，在硅沉积系统中，排出区可能需要比处理区更多的清洗，处理区接着可能需要比预激活区更多的清洗。此外，清洗气体还可能侵蚀洁净表面，产生不希望的损坏和粒子。在示例实施例中，到电极的电压相位可以在清洗循环期间被调节为不同于沉积循环。该方法提供如下能力，即在清洗循环期间按照需要增加到围绕每个电极的特定区域的功率耗散，以增强对最需要清洗的沉积和粒子的去除并且减少对需要更少清洗的表面的侵蚀。还可以在清洗循环期间调节气体成分和/或注入位置以改善其有效性。

在某些实施例中，通过电极注入到处理等离子体中的气体可以来自该电极内的两个或更多分立的上部储气罐，其都与电极内的下部储气罐连接。下部储气罐可以馈入三个或更多排孔，这些孔将气体输送到电极与衬底之间的空间中。在某些实施例中，向一个或多个电极内的分立的上部储气罐提供不同的气体成分能够使得从连续成排的注入孔注入的处理气体具有以所希望的对处理等离子体中的位置的函数依赖关系变化的成分。这可以用于控制在等离子体中产生的组分的气相浓度以给出沿宽度方向、垂直于PGU的长方向的所希望的均匀的处理，或者以所希望的不均匀性执行处理。在沉积纳米晶硅的情况下，向带电电极与衬底之间的、沿总体气流的方向具有增加比例的硅烷或乙硅烷含量的等离子体注入气体混合物可以实现所沉积的nc-Si:H膜的均匀得多的性质，增加了晶胞的光转换效率和处理的价值。

在示例实施例中，带电电极的截面可以是矩形的，在邻近电极之间形成有大体上均匀的间隙，但如果对某些应用有益，还可以形成更复杂的形状和间隙。电极或分流器的长边缘可以是倒圆的，具有曲率半径，该曲率半径被选择为在气流通过这种边缘以及流在其到排气的路途上前进到接下来的区域中时避免重复循环流动。在带电电极之间、带电电极与衬底之间以及电极与分流器之间形成的最小间隙可以全部小于电极的宽度或小于电极的高度或小于这两者。这种间隙可以依赖于两个面向表面之间的位置而改变，但在示例实施例中，这种变化的量可以小于最小间隙。在某些实施例中，间隙大部分是均匀的并且在这种区域的大部分之上面向表面基本上是平行的。其中生成等离子体的面向表面之间的所述均匀的间隔可以趋向于使得这种体积内的等离子体密度更均匀，这可以改善工艺性能。在某些实施例中，PGU中的带电电极中的至少一个还可以比在衬底与带电电极之间形成的间隙更宽。这使得邻近衬底的这种区域中的等离子体性质独立于邻接区中的等离子体性质而被控制，并且维持了相当大的鞘电势，该鞘电势提供了到表面的其能量依赖于气体密度的粒子轰击。

一个或多个带电电极在某些实施例中可以直接安装到或接近于电介质结构，其可以提供用于气体源、冷却水和排气的导管，并且在某些实施例中提供物理支撑。在某些实施例中，可以将惰性气体和/或反应性气体从电介质结构注入到在两个带电电极之间形成的间隙区中。还可以使用在带电电极中的一个或两个内部形成的气体注入歧管来直接向电极间隙和/或处理区供应气体。在某些实施例中，在流过处理区之后，气体流向靠近每个PGU中的带电电极中的一个或两个的排气口。在某些实施例中，带电电极可以连接到适当的RF、VHF、UHF或微波电流的源以便在气体正在流向排气的这种区域中产生被保持的等离子体。

在某些实施例中，连接到电源或接地的金属电极具有被电介质或导电性弱的衬垫覆盖的一个或多个面向等离子体的表面。在示例实施例中，这些衬垫可以直接沉积到电极上，或者可以是附接到电极的、维持到电极的有限但小的间隙的分立主体，以使得其与等离子体接触的表面可以在比电极稍高的温度处。在某些应用中，有利的是接触等离子体的表面尽可能地热从而使得可能有利的是使用诸如石英乃至“不透明”石英之类的具有低热导率的材料用于衬垫以便使得对于去往表面的给定热通量而言表面温度更高。可以使用诸如石英或其他电介质或低导电性金属之类的具有非常低的热膨胀系数的材料，从而使得衬垫相对于可以通过流体流动或其他方法冷却的电极不会膨胀得非常多。小的热膨胀降低了衬垫与内部主体之间的电势摩擦，并且维持了衬垫中的孔与电极的内部主体中的孔(特别是可以用于注入处理气体到等离子体中的孔)的对准。在示例实施例中，内部主体到衬垫的间隙可以小于可以将等离子体保持在处理压力的最小距离，从而使得没有等离子体在电极表面与衬垫之间生成。可以基于气压和到衬垫的热通量来选择衬垫与电极之间的间隙从而使得衬垫的外表面的温度可以根据处理的要求而分布。在使用一个或多个这种衬垫时，无论所述衬垫是由导电材料还是电介质材料构成，衬垫的表面都可以是与等离子体的有效接口并且可以是用于到等离子体的RF、VHF或UHF电流传输的有效表面。在示例实施例中，依赖于气压和AC功率密度和频率，电极与衬垫之间的间隙可以在大约0.05mm与大约3mm之间或者是包含在其中的任何范围。一般地，更高的压力和更低的AC频率使得更小的间隙成为必需。

在某些实施例中，如图7所示的衬垫的内表面与电极表面之间的间隙在与衬底相对或面向另一电极的那一面的大部分之上在大约10％以内是恒定的。在某些实施例中，衬垫的厚度在衬垫区域的大部分之上大致恒定。在间隙和厚度两者都恒定的实施例中，串联组合的间隙和衬垫的AC阻抗在电极表面的那一面的大部分之上可以是大体上恒定的。在此情况下，当在那一面的区域之上电极表面AC电势恒定并且等离子体阻抗大致恒定时，所得到的衬垫上的表面电势也将大体上恒定。进一步，在以上实施例中的某一些中，在电极表面的大部分之上，衬垫的面向等离子体的表面将平行于底层电极的表面，从而使得如果从衬底到电极的间隙是均匀的则从衬底到衬垫表面的间隙将是均匀的。

在某些示例实施例中，衬垫的某些部分可以更厚或者具有一个或多个小维度的高出的隆起或焊盘，从而使得在这些地方，屏蔽实际地接触电极。可以这样做以提供用于屏蔽或衬垫的物理支撑，以便用作最小化衬垫与电极之间的空间中的区域之间的气流的遮挡，或者以便在其区域的大部分之上将电极与衬垫之间的间隙控制和保持为更加恒定。在这种区域的维度窄或小的这种情况下，对屏蔽的AC阻抗的均匀性的影响极小，假设电极上表面电势均匀，维持了其外表面上的衬垫的电势的均匀性。在某些示例实施例中，电极表面中可能存在窄的凹槽或其他形状小的凹陷，衬垫的高出的或更厚的区域可以装配到其中，但这不会导致衬垫的外表面上的显著电势变化或者扰乱衬垫的阻抗的总体均匀性。

在某些实施例中，可以将衬垫设计为使得电极与衬垫之间的间隙是可控的并且不会在电极的不同区域中随时间显著变化。在某些实施例中，该间隙不会改变大于大约10％或0.1mm，无论哪个更大。在某些配置中，带电电极之间的空间可以部分地被这种电介质衬垫填充，但不同等离子体区中的气流的配置不受影响。在某些示例实施例中，可以使衬垫与一个或多个电极的内部主体之间的间隙的大小随在内部主体表面上的位置而变化，以便使得所述衬垫的外表面处的RF、VHF、UHF或微波强度具有所希望的对位置的依赖关系。这可以使得注入到等离子体中的功率密度可以按照需要成形以满足处理的需要。在某些实施例中，衬垫以及间隙的厚度可以随位置而变化，从而使得其串联阻抗的组合效应使得所注入的RF、VHF、UHF或微波功率具有所希望的对位置的依赖关系。在某些实施例中，可能存在覆盖这种内部主体的多层这种衬垫，其中它们之间的间隙如此地小以至于不在任何邻近内表面之间形成等离子体。尽管这种衬垫可以代表显著的RF、VHF、UHF或微波电抗性阻抗，但是它们还可以具有这种电抗性阻抗不会超过的足够小的厚度和间隙。在某些应用中，在某些实施例中，在更高的气压(例如高于大约200帕斯卡)处，间隙可以小于大约1mm。

在某些实施例中，间隙使得衬垫维持基本上高于电极内部主体中的温度的温度。使用不同的气体成分和不同的气压将一般地影响从衬垫到内部主体的热传导。如果混合物使用相当大量的诸如氢或氦之类的轻气体，则衬垫的温度将更接近于内部主体的温度，而使用氩作为主要气体、其中有极小量的氢且几乎没有氦将引起衬垫与内部主体之间的更高的温差(其用于到衬垫的在大约1W/cm²与3W/cm²之间的普通热通量)，衬垫可以比电极内部主体热大约50℃与150℃之间。因此，与等离子体接触的壁能够被保持为高于大约100℃。在此情况下，等离子体中的气体温度对于中等级别的等离子体功率而言将到处都比与其接触的最低温度主体(通常是壁)热，因此可以被维持为高于100℃或更高。贯穿等离子体体积的气体温度可以利用这种衬垫而被维持为大约100℃与200℃之间的最小值或更高，这对于某些应用而言可以具有有益的影响。

为避免裸电极表面(其可能具有高得多的表面电压并潜在地导致各种问题)直接暴露于等离子体，可以使用避免电极视线暴露于等离子体的衬垫配置。然而，对于某些应用，可能需要经由所提供的传导路径从电极注入气体到等离子体中。这种衬垫的某些实施例可以包括覆盖这种衬垫中的任何孔或窄槽的挡扳，其中这种挡扳与衬垫在三侧的其余部分的间隔很窄，从而使得气体围绕挡扳流动然后通过孔或槽到等离子体中。如果间隙很窄，则没有等离子体会被保持在其中，只有非常少的离子将到达电极。

在某些实施例中，跨衬底有两个相反的气流方向，这两者都垂直于电极的长方向且平行于衬底表面，而在其他实施例中，沿衬底表面可能存在且仅存在单个气体总体流动方向。在某些实施例中，单向流动通过使用具有到衬底的非常小的间隙的分流器来实现，并且其中可以注入惰性气体以便大大减少处理气体在从处理气体注入的区域到所述惰性气体注入的方向上的流动。在某些实施例中，衬底相对于PGU移动。在此情况下，气体的流动也可以是双向的，具有沿视在衬底运动的方向的某些区域中以及与其相反的其他区域中的流动。在其他实施例中，流动可以仅仅沿从PGU所观察到的衬底的视在运动的方向，或者作为替代在某些实施例中可以与衬底视在运动相反。

在某些实施例中，PGU中的两个带电电极之间的空间可以完全地被绝缘材料填充并且全部气体可以通过带电电极中的孔引入。面向沉积等离子体的电极下部表面还可以被一个或多个绝缘衬垫覆盖。这种层的最外面可以具有支持空心阴极放电的小孔，该空心阴极放电能够使得原料气的利用率高于普通的平行板放电。

在示例实施例中可以使用的PGU配置的附加示例在图4a至图4l中示意性地图示出。这些PGU例如可以用作处理室100或200中的PGU或者可以用于如上所述的其他配置中。

图4a图示了具有包含两个电极401和402的PGU的示例实施例，其中气体流向所述电极之间的衬底，这两者都可以被提供来自电源的交流电，该交流电可以在RF、VHF、UHF或微波频率处，或者其组合。气流流到衬底400，并且分流、转向，从而某些气体进入在每个电极与衬底之间的区域，然后在流动经过这种电极之后再次转向为在每个电极与邻近表面或元件的两侧(其可以是另一PGU的元件)或在某些实施例中也可以在其中形成等离子体的端部工件之间向上流动。应当注意，在图4a中，气流方向在从带电电极之间的间隙出发之后是在带电电极401下向左并且在电极402下向右。结果是气体在相反的方向上流动通过衬底的面向两个电极的相邻的两个区域。如图4a所示，面向衬底的电极表面大部分在所描绘的实施例中是平坦的并且是平行的，从而使得气体在其内流动的间隙几乎是恒定的，产生气体通过其流动的通道的几乎恒定的截面面积。带电电极之间、带电电极与衬底之间以及带电电极与外部结构之间的间隙可以全部独立地设置。在某些实施例中，这种不同的间隙不应当具有如此不同的大小以至于气体经历沿其流动路程的相当大的膨胀。因此，从注入点开始，气体连续流动通过其截面面积不会以大于大约2的系数增加的体积。因此，甚至随着气体在室内其流动路程中进行转向，其也不会经历显著的膨胀或冷却。

在具有两个带电电极的某些实施例中(诸如在图4a中)，面向另一电极或衬底的这种电极表面不需要是平坦或平行的，从而使得在每个区域中流动期间不会发生轻微的气体膨胀和压缩。然而，某些实施例可能将沿流动路程的这种体积膨胀或压缩限制为小于大约2的系数，从而使得这种位置上的气体冷却并不过度。

图4b图示了两个电极PGU的示例配置，其中一个电极411接地，另一个电极412被提供了交流电，该交流电可以在RF、VHF、UHF或微波频率处或者其组合。所述接地电极411可以或可以不在与衬底邻近的其端部处具有绝缘体段。在某些实施例中，衬底400与接地电极411的底部之间的间隙与衬底400与带电电极412的底部之间的间隙相比是很小的，以将从接地电极411与带电电极412之间的顶部注入的气体(其可以是惰性气体)引导为在带电电极412下基本上向右，这是由于在接地电极底部对由到衬底的更窄的间隙提供的气流的有效遮挡而引起的。为了使得该遮挡有效，这种接地电极411与衬底400之间的间隙在某些实施例中可以是非常小的，远小于带电电极与衬底之间的间隙，从而使得几乎没有等离子体在该间隙中产生。在某些实施例中，用于处理的气体可以从带电电极412的底部注入到电极与衬底之间的区域中。在某些实施例中，还可以通过接地电极将惰性气体注入到它与衬底之间的间隙中。在从接地电极的底部注入惰性气体的实施例中，气体可以双向流动，向左和/或向右，从而使得在接地电极的任一侧流动的气体被基本上地保持分离。当衬底与接地电极之间的间隙小于大约2mm并且在某些实施例中小于或为大约0.2mm但大于大约0.02mm时，流动遮挡的形成可能是最有效的。这种小间隙的效果在图4b中图示出，最小化了从带电电极下的区域朝左的处理气流并且更有效地使得PGU中的处理组分流动的方向仅仅向右。所得到的气流模式为首先朝向接地电极与带电电极之间的衬底向下流动，然后将这种流动转向为通过带电电极与衬底之间，然后在具有多个邻近这种PGU的实施例中再次转向为远离带电电极与邻近PGU的接地电极之间的衬底向上流动。这种流动模式可以在邻近PGU以及室中存在的具有相同设计的其他PGU中继续。以这种方式，在有衬底相对于PGU向右或向左移动的实施例中，可以使得处理气体的流动要么沿衬底相对于PGU运动的方向，要么与该运动相反。这种单向气流对于某些应用来说在相对于诸如图4a中的具有双向流动的那些而改善处理结果方面可能是有用的。在某些实施例中，这种流动可以与衬底相对于PGU的运动在相同方向上。

在由图4b例示的某些实施例中，通过接地电极411的底部注入惰性气体能够防止衬底向上移动接触到电极的底部并且帮助控制接地电极与衬底之间的间隙。

图4c示意性地图示了类似于图4a的PGU配置的示例实施例，但其可以在邻近PGU正在使用不同的气体混合物执行处理时使用，并且不需要邻近PGU中的处理气体被隔离。在此情况下，除带电电极421和422之外，还存在接地电极423，具有到衬底的非常小的间隙，类似于图4b中，其还可以用于邻近于它以及通过它而注入惰性气体。在某些实施例中，气体的流动路程开始于带电电极之间，其中从顶部注入的气体朝向衬底400移动，然后在经过电极之后流分为两条路径到达两个带电电极中的每一个与衬底之间的区域。在经过带电电极与衬底之间的区域之后，两个方向上的流再次转向并且远离衬底向上移动然后到达排气。用于向上流动的该路径由到接地电极423的间隙针对电极422形成。对于带电电极421，向上的流动路程要么由到邻近PGU的间隙形成，要么由到作为室100或200的一部分的元件的间隙形成。在图4c所图示的实施例中，可能存在气体从每个带电电极注入到在其自身与衬底之间的气体和等离子体区中。在某些实施例中，还可能存在从一个或两个带电电极到两个带电电极421和422之间的空间中的处理气体注入。同样，可能存在覆盖带电电极的衬垫，并且还可能存在覆盖每个这种PGU中的任何接地电极的衬垫。提供给电极的AC功率可以来自RF、VHF、UHF或微波频率或其组合。在某些实施例中，在带电电极之间、带电电极与衬底之间以及带电电极与接地电极之间的空间中有等离子体。在某些实施例中，任何这种等离子体的功率密度和电子密度不会与任何其他的相差大于大约5的系数。在某些实施例中，带电电极的面向衬底的侧的图4a中的边缘404和图4c中的424可以是倒圆的，其所具有的曲率半径使得气体以层状流动连续地从一个区域流动到下一个而没有重复循环。

图4d示意性地图示了PGU配置的示例实施例，该PGU配置具有带电电极和没有电接地的分流器。分流器431不会在其自身与带电电极432之间建立强电场，因此可以被放置为非常接近于带电电极。分流器可以例如由电介质材料制成或由导电材料制成(如果其不连接到任何接地或电源)。在分流器431与带电电极432之间注入气体，然后该气体向下流向衬底400。分流器与衬底之间的间隙可以小于带电电极与衬底之间的间隙，从而使得在分流器与电极之间注入的气体几乎全部向右流动并且在电极之下。另外，可以将生产气体从带电电极引入到其自身与衬底之间的区域中。因此，初始地向下流动的气流转向为在电极下流动，然后经过电极转向为远离衬底向上流动。在某些实施例中，分流器与电极之间的间隙可以很小从而使得流动通过它的气体不会击穿并且变为激活。作为替代，在其他实施例中，间隙可以足以使这种气体击穿并被激活。还可以在分流器的底部引入惰性气体从而使得它吹扫其与衬底之间的间隙并且提供进一步遮挡以保证从电极注入的气体向右流动。在该配置的某些实施例中，可能存在如图1中的间距很小的其他PGU从而使得向上流动的气体也将击穿以在PGU之间形成等离子体。某些实施例在电极或分流器的底部边缘具有倒圆的边缘从而使得围绕它们流动的气体将以非重复循环的方式流动。

图4e示意性地图示了具有中央单元442的PGU的示例性实施例，该中央单元442可以是接地电极或者两个带电电极441与443之间的分流器。在这一实施例中朝向衬底的气体注入路径由中央单元442到两个邻近带电电极441和443的两个间隙形成。流向衬底的气体在离开沿带电电极形成的间隙之后转向，导致在相反的方向上沿衬底表面进入带电电极441和443中的每一个以及衬底400下的区域的流。在经过电极441和443下之后，气体转向以在任一侧在电极与邻近PGU的元件之间形成的间隙中流动远离衬底，或者转向其他邻近结构或室100或200的壁部分。所注入的气流的分叉可以通过使得中央单元442与衬底400之间的间隙小于到两个带电电极441和443之间的衬底的间隙来增强。图4e还图示了从中央单元底部到其与衬底400之间的间隙中的气体注入的可选特征。在中央单元的底部添加的注入用于进一步将来自一侧的化学活性组分相对于另一侧隔离并用于减少该区域中的气体重复循环。这种配置在室中使用了一个或数个PGU并且需要多种类型的层的沉积时，以及特别地，当形成一个层所必需的气态组分对于邻接层的形成而言是污染物时最合适。在此情况下，用于一个PGU处理的气体与邻近PGU处理的隔离是这一实施例的重要优点。在其他情况下，原因可能是所沉积的层的处理的持续时间或厚度应当非常小并且被精确控制。

当要执行结合图4e而讨论的类似应用但希望是中央排气时，则图4f示意性地图示出的配置可能是合适的。这一实施例可以使用在任一侧具有中央单元452(其是分流器或接地电极)以及带电电极451和453的与图4e中相同的配置。可以看出，图4e与图4f之间的主要可见差异是气流方向是反的，从而使得气体在PGU的左侧和右侧注入并且邻近中央单元而排出。如果452是接地电极，则到两个电极的AC功率独立地作用，并且馈送到这两个电极的功率可能相等或不同。在中央单元是分流器的情况下，如果在中央单元的任一侧的中央通道中希望有等离子体，则到两个电极的AC功率应当不同，要么异相要么具有不同频率。正如先前在其他实施例中描述的那样，可以从中央单元的基底注入气体(其可能是惰性气体)以改善两侧之间的化学隔离。

图4g示意性地图示了PGU的实施例，其具有邻近衬底的单向流以及从一个PGU到邻近PGU的化学隔离。在此情况下，可以从带电电极461和462之间以及最左边的电极与邻近PGU或结构之间朝向衬底注入用于激活或处理的气体。还可以从任一带电电极或这两个带电电极的基底注入气体。进一步，右边的元件463可以要么是分流器要么是接地电极，其还可以用作惰性气体或处理气体的来源。该配置在用于PGU中的表面处理、刻蚀或沉积的处理要求连续的或混合的化学作用时可能是最合适的，或者该PGU中的处理应当与邻近PGU或区域中的处理隔离。

图4h示意性地图示了能够实现不同PGU或成组PGU之间的化学隔离。在这一实施例中，两个无源元件471和472(其要么是接地电极要么是分流器要么一样一个)用于通过它们之间的狭窄间隙或通道传导气体到紧邻衬底的空间。这种间隙可以如在先前的图中那样在大约0.02mm与大约2mm之间。这两个无源元件471和472可以具有到衬底的不同间隙距离(在上述范围内)以便使得所述气体中的大部分要么向左流动要么向右流动。在某些实施例中，这种气体优选地是惰性气体以便从化学上隔离该对元件的向左和向右的区域。当在PGU之间希望有更好的化学隔离时，这种无源元件与衬底之间的间隙可以在大约0.5mm与0.02mm之间的范围内。在所述一对无源元件的右边的是AC功率电极473。这种功率可以将等离子体保持在电极473与元件472之间，该等离子体可以激活在这两者之间向下注入的气体。PGU中的气流模式可以类似于图4d中的流动模式，其中可以从带电电极底部注入与先前描述的气流混合的处理气体。该配置相对容易制作，并且在某些实施例中，两个无源元件可以与它们之间的间隙保持在一起，该间隙如此窄以至于等离子体不能被保持在其中。在此情况下，气体不被激活，并且可以仅仅用于吹扫这种无源元件与衬底400之间的非常窄的间隙。

在气体遇到衬底之前不需要预激活气体的情况下，可以使用图4i的配置来代替在示例实施例中通过图4h描述的先前讨论的配置。在此情况下，两个无源元件481和482(其可以要么是接地电极要么是分流器要么一样一个)在它们之间以及元件482与带电电极483之间具有狭窄间隙。可以通过无源元件之间以及元件482与电极483之间的空间或通道注入气体。所述气体可以是惰性气体并且引起无源元件左边的气体化学作用与带电电极之下的气体化学作用的一定程度的隔离。随着所述气流经过电极483，可以从该电极的底部注入附加气体以调节电极与衬底400之间的区域中的气体混合物。在经过该区域之后，气流转向经由在带电电极483与来自邻近PGU的元件或者室100或200的元件或壁部分之间形成的间隙远离衬底至排出。

图4j示意性地图示了能够帮助实现平滑气流或避免重复循环的PGU的实施例。在此情况下，分流器491与带电电极492邻近且间距很小。在带电电极和第二带电电极494的另一侧最右边还存在第二分流器493。在某些实施例中，分流器491和493可以是同样的或者非常类似的，并且电极492和494可以具有类似的形状。如图所示，所述电极492和494在其底部可以具有绝缘突起，或者优选地具有绝缘衬垫的放大，从而使得在该特征与衬底400之间的间隙非常小。当在所述分流器与电极之间注入气体时，其流出底部到达邻近于衬底的狭窄间隙中并且可以用于吹扫该区域和防止左侧和右侧区域之间的气体混合。还可以从电极492的底部注入气体。在经过电极之后，气体转向为在该电极与邻近分流器493之间流动远离衬底。

图4k示意性地图示了PGU的示例实施例，其具有可以帮助最小化或消除邻近于衬底的滞流区域的附加分流器。这一实施例就是具有添加的特征的图4a，因此对于它们公共的组件，标号是重复的。气体被注入并流向带电电极401和402之间的衬底，在到达分流器403后分开，然后两个单独流在两个带电电极之下在相反的方向上经过。还可以从电极注入附加的气体以与已经沿衬底经过的流合并。在气流经过每个电极下面的区域之后，其通过先前在其他实施例中描述的手段被转向为沿每个电极的相对侧远离衬底表面。分流器403可以位于与衬底400具有很窄的间隙处，以便抑制它们之间的狭窄空间中的等离子体。还可以从上面支撑这种分流器作为更长的分流器结构的一部分。在分流器403由诸如石英或氧化铝之类的电介质材料制成的实施例中，其可以具有对由到带电电极的AC电流保持的等离子体放电具有最小影响。如果分流器由金属或其他良导体制成，则其可以用于增强其自身与两个邻近电极之间的那些区域中的等离子体密度。

图4l示意性地图示了PGU的示例实施例，其将沿衬底表面的单向流的特征与对到衬底400的间隙距离的控制相结合。在此，元件495(其可以是分流器或接地电极)具有促进在其自身与带电电极496之间注入的气体的无重复循环流动的形状。可以从元件495的下侧注入气体，以便吹扫该元件与衬底400之间的狭窄间隙。这种吹扫用于从化学上隔离所述元件的左边的区域与右边的区域。所述分流器的形状使得能够最大化间隙中的气压以进一步促进化学隔离。来自所述元件的气流还可以防止衬底接触所述元件的底部，从而帮助控制带电电极与衬底之间的间隙。进一步，在某些实施例中，在所述元件内可以存在通往排气的管道，从而使得从该元件的底部注入的气体中的某些在其可以流入围绕带电电极的区域中之前还被抽出。这可以帮助最小化这种气体参与处理的效应。在包括这种特征的实施例中，元件495与衬底400之间的间隙可以如此狭窄以至于气体的合并后的注入和泵送用作气体“承载”，该气体“承载”用于施加将衬底保持在与带电电极具有希望的距离的紧密限度内的气压。这在衬底相对于PGU移动时可能特别重要，并且衬底的“振荡”在其他情况下引起到带电电极的间隙的相当大的变化，导致处理特性的不均匀性。因此，作为分流器的这种特征既将邻近区域从化学上彼此隔离又帮助将从电极到衬底的间隙保持为更稳定。这些对于在衬底表面上执行的处理的改善的控制、均匀性和可重复性而言可能是重要的。

在某些示例实施例中，如图5所示，PGU中的两个501和502连接到一个或多个RF、VHF、UHF或微波功率源，从而使得到一个电极501的瞬时电流在量值上与另一个电极502的瞬时电流近似相等并且在符号上相反。在所图示的实施例中，带电电极粗略地为彼此的具有间隔的镜像，处理气体被从歧管503通过小孔504注入该间隔。在该间隙中，还有被保持的等离子体505，其通过由于电极501与502之间的AC电势差而引起的气体的电击穿而形成。衬底或用于衬底的载体507的相对侧还存在支撑结构(其可以是中性电极)506，其是中性电极，其可以经由复阻抗Z 511接地。该阻抗511可以简单地来自物理间隙或一个或多个条带或来自电阻性的、电抗性的电气元件(诸如电容器和电感器)和/或诸如二极管或变阻器之类的固态元件。中性电极506可以物理地支撑衬底或用于衬底的载体。在这一示例实施例中，中性电极506实际上是用于每对带电电极的第三电极从而使得它们一起包括三极管。在某些实施例中，在电极的与衬底相对的一侧，可能存在电介质支撑结构508，其用于支持和定位电极501和502。在某些实施例中，支撑结构可以是金属的，其中电极通过由绝缘材料制成的支座被支撑。作为替代，在某些实施例中，用于带电电极的支撑结构可以是具有由绝缘材料制成的支座的室壁和/或真空壁。

支撑508还可以提供用于供应到电极505之间的等离子体体积的顶部以及到电极与衬底509之间的体积的下面部分的气体的通道。在某些实施例中，将包含硅和/或锗的气体从一个或多个电极510和512内的注入歧管注入到等离子体中。在某些实施例中，在电极之间和从电极内注入的气体可以包含氢、氧、氮、N₂O、惰性气体，以及包含硅、锗或诸如锌、锡、铝之类的金属的气体。应当注意，在某些实施例中，在图5的配置中，电极之间的间隙和从电极到衬底的间隙沿这种电极的长度可以粗略地恒定，并且这两种间隙小于这种电极的宽度或它们的高度。在某些实施例中，这些间隙可以远小于电极的宽度，从而使得这种间隙内的等离子体中的电势由最接近的两个边界表面(其可以是带电电极和衬底，或者多个带电电极)的电势决定，这不同于多个电极远离(相对于它们的宽度而言)衬底的某些其他配置。进一步，电极之间的这种间隙和从电极到衬底的间隙在大小上可以是相当的。例如，在某些实施例中，电极501与502之间的间隙可以在大约0.6cm与1.5cm之间，而电极501和502与衬底507之间的间隙可以在大约0.5cm与1.5cm之间。可以将这种间隙选择为使得相应等离子体区(一个区域在电极之间并且另一个区域在电极与衬底之间)中的功率密度的比率对于特定处理应用而言是最佳的。诸如沉积低氢氮化硅或低温氧化硅或氮化硅之类的某些应用可以受益于电极之间的比电极与衬底之间更高的功率密度。在示例实施例中，这种功率密度(W/cm³)的比率不会超过大约10并且在很多情况下不会超过大约5的系数。

进一步，在特定实施例中，可以将间隙选择为使得由电极501与502之间的间隙形成的流道的截面面积大于由电极501和502与衬底507之间的间隙形成的流道的截面面积的50％。这帮助保证了气流在其从一个区域流动到另一个区域中时不会由于体积膨胀而冷却。当功率密度和通道截面两者以及边界表面的温度并非很不同时，随着气流从一个区域到下一个区域中，气温不会突然下降。应当注意，在某些实施例中，电极501和502的下边缘是倒圆的，具有曲率半径，该曲率半径大于或为大约1mm，从而使得来自电极之间的区域的气流围绕这种边缘流动而不会形成重复循环流动模式。用于避免这种重复循环流的曲率的最小半径依赖于这种气体的流动速度和密度以及电极与衬底之间的距离。例如，在某些实施例中，在大约4千帕斯卡的气压下，以每米电极长度大约4SLM(每分钟标准升)的气体的流速以及电极之间的大约8mm的间隙和电极与衬底之间的大约8mm的间隙，用于边缘的最小曲率半径可以是大约1mm。在某些实施例中，最大半径可以近似等于或稍大于电极与衬底之间的间隙。在某些实施例中，防止重复循环流的半径可以由有效地用于相同目的的小平面或多个小平面(斜面)替代。

在某些实施例中，图5中所图示的气压的范围可以从大约200帕斯卡到大约10,000帕斯卡或者是包含在其中的任何范围。对于在要求大约100兆帕斯卡处或以上的压缩应力的情况下沉积电介质材料的实施例，气压可以在从大约50帕斯卡到大约500帕斯卡的范围或者是包含在其中的任何范围内。在某些实施例中，对于诸如用于多晶硅或晶体太阳能电池的钝化涂层之类的应用(其中膜应力应当为低并且衬底和生长膜的离子轰击应当被最小化)，可以将压力保持为大约1000帕斯卡(1千帕斯卡)以上。在使用了电极之间的低于大约10mm和衬底与电极之间的低于大约10mm的更小的间隙的情况下，在示例实施例中，压力可以在从大约5,000帕斯卡到大约15,000帕斯卡的范围或者是包含在其中的任何范围内。

在示例实施例中，PGU内的每米电极长度的总气流可以在大约200sccm(每分钟标准立方厘米)到20slm的范围或者是包含在其中的任何范围内。对于高于大约1000帕斯卡的高压下的工艺，流可以在该范围的高于大约2slm的较高一端中。典型的气体成分依赖于特定应用。表I包含某些示例应用及其关联的气体混合物以及针对可以用于示例实施例中的压力和气流的预计范围的列表。这种压力范围、气体混合物、流以及AC功率电平可以适用于使用图4a-图4l中示出的任何PGU、可以使用图1-图3或图5-图11中示出的任何配置执行的工艺。在某些示例中，可以利用所列出的部分气体来执行下面的工艺。下面的示例压力和气流包括包含在下面列出的范围内的任何范围。这些仅仅是示例并且其他实施例可以使用其他气体混合物、压力和气流。

表I

依赖于所希望的气压和特定应用，沉积在带电电极之间的区域中和各电极与衬底之间的区域中的等离子体中的电功率密度的范围可以在相当大的范围之上变化。用于估计PGU内的所注入的功率密度的有效面积(以平方厘米为单位)大约为投影在带电电极之间的间隙中的面向电极上的面积以及投影到衬底上的带电电极的面积的总和。功率密度参数是通过将使用RF、VHF、UHF或其组合递送给PGU的总功率除以上面计算的有效面积来计算的。对于高于大约4,000帕斯卡的高压，可能所希望的是具有至少大约1.0W/cm²直到大约10W/cm²。然而，对于低于大约1,000帕斯卡的气压，可能所希望的是在某些实施例中当气压小于大约200帕斯卡时具有小于大约3W/cm²以及可能地低至大约0.1W/cm²的功率注入。

用于RF、VHF或UHF功率注入的另一有用的度量是每立方厘米等离子体体积、每千帕斯卡气压的功率注入。这实际上是气体中每分子或原子的功率输入。弱阴电或惰性组分占优势的等离子体在大约0.1W/cm³-千帕斯卡或更多的值处可以是稳定的，但低于该值就会变得不稳定得多。阴电性气体要求更高的功率密度为稳定的。所考虑的处理应用粗略地分为两类——使用离子轰击作为主要工艺机制的那些以及几乎仅仅专门依赖于中性组分的那些。对于前一类工艺，功率注入的密度D_p(W/cm³-千帕斯卡)可以在大约3到100的范围或者是包含在其中的任何范围内。对于原子团驱动的工艺，D_p的范围可以在大约0.1与10之间或者是包含在其中的任何范围。对于这些示例工艺，用于功率密度参数D_p的整个范围在大约0.1与100之间或者是包含在其中的任何范围。

在图6中示意性地图示出的示例实施例中，一个或多个衬底601移动为邻近于多个间距很小的PGU，每一个PGU类似于图5中所图示的PGU实施例。邻近衬底的相对侧而支撑衬底的是支撑结构(其可以是中性电极)602，在某些实施例中，该支撑结构602可以通过包括诸如电感器、电容器、电阻器(其可以是可变的)或者诸如二极管或变阻器之类的其他固态器件之类的组件的阻抗元件610接地。作为替代，其可以不直接通过组件接地，或者可以通过具有某种电感的一个或多个条带接地。可能存在到地的可接受的中等阻抗，其简单地通过浮置支撑基座或载体与附近的诸如一个或多个室壁之类的接地结构之间的电容来提供。这种结构用作用于从一个或多个电极流出的RF、VHF或UHF电流的阳极。从中性电极602到地的典型的总阻抗可以在小于或为大约1欧姆到大约10欧姆之间的范围或者是包含在其中的任何范围内。在某些实施例中，成对的在任何时间瞬间具有大体上相反的电压的带电电极将向支撑结构传导大体上相等且相反的RF、VHF或UHF电流，从而使得到中性支撑结构的净电流基本上小于到任一电极的电流。以这种方式，可以将支撑结构和衬底的电压保持为小，即使它们由于移动衬底的机构所施加的限制而不能直接接地亦是如此。

尽管在其他实施例中可以使用其他气体注入位置，图6示出了根据示例实施例的针对多PGU处理室的从最初的注入到排气的整个气流的示例模式。最初注入到每个PGU的带电电极603与604之间的间隙中的气体流动通过该间隙中的等离子体放电，去往衬底，直到通过电极，在电极处气流分成两个流，这两个流在相反的方向上转向为在每个电极与衬底或在衬底下面的用于衬底的载体之间流动。由于带电电极与衬底之间的相对窄的间隙(其可以小于或为大约1cm)以及电极的底部边缘的倒圆(其可以具有数量级为1mm到多至2cm的半径)，这种流动模式没有重复循环。在某些实施例中，当压力在大约3000帕斯卡与大约5000帕斯卡之间并且流速在每米PGU长度大约1.0slm到大约5slm之间时，该倒圆可以在大约3mm与6mm之间。气流在电极下持续直到其经过它们到达气流遇到来自邻近PGU的电极的位置，并且这些流合并以远离衬底朝向排气流动，同样在流动流中没有重复循环。然后，气流继续向上经过电极604，并且经过支撑结构605，在室壁606处(在此其继续流动而没有围绕支撑结构(其可以是绝缘材料)的倒圆角的重复循环)转向，以到达在壁与用于支撑结构的固定设备或支座607之间的排气口。由于使用特定化学作用的沉积和刻蚀工艺，在这些实施例中所实践的避免气体膨胀冷却和重复循环减少了微粒在气相中的形成，并且改善了所得到的工艺。在邻近PGU的电极之间的该间隙中可能存在等离子体，这将减少在这种通道的壁上形成沉积的趋势或者减少了这种沉积产生气相粒子的趋势。

在某些实施例中，如图7中示意性地图示出的那样，可以使用702来覆盖在其他情况下直接暴露于处理气体的表面701。这种衬垫可以由电介质材料或导电材料或这两者制成。衬垫厚度可以从0.1mm到10mm，更典型的厚度是从1mm到5mm。在某些实施例中，衬垫厚度可以根据跨有衬垫的表面的位置而变化。在某些实施例中，衬垫可以在其面积的大部分之上与电极隔开足够小的距离，从而使得等离子体不被保持在该小空间中。在示例实施例中，依赖于气压和功率密度，间隙可以在大约0.03mm到大约5mm之间或者是包含在其中的任何范围，并且可以随电极上的位置而变化。在示例实施例中，在高于大约1000帕斯卡的气压处，该间隙可以小于或为大约1mm。以这种方式，可以修改所传送的功率密度到等离子体的空间分布——在某些实施例中，其目标是使得功率密度和等离子体密度更均匀。在衬垫暴露于等离子体的区域中，这种衬垫可以只具有与电极表面的小的接触面积。在示例实施例中，这种接触面积可以具有小于衬垫厚度的维度以最小化鞘电势和所传送的功率密度的变化。在某些实施例中，电介质可以是玻璃、石英、AlON、氧化铝、氮化硅或其他这种材料。在某些实施例中，衬垫可以由诸如硅、碳化硅之类的导电材料或具有如此低的电导率以至于其趋肤深度与衬垫厚度相当或大于衬垫厚度的其他不良导体制成。衬垫还可以具有薄涂层，诸如二氧化硅、氧化铝或硅，其保护它们的表面不受从用于处理的气体产生的组分的影响。这些衬垫可以覆盖在其他情况下可能暴露于等离子体或气流的电极的表面和支撑结构的表面。这种衬垫可以覆盖面向PGU内的相对电极、面向邻近PGU的邻近电极或面向衬底601的电极表面或者在其他情况下暴露于处理等离子体环境的全部表面。这种衬垫可以是单独集成结构的一部分，或者为区段，并且可以具有覆盖电极的一侧或多侧的一层或多层。这种衬垫向等离子体传导提供给电极的RF、VHF、UHF或微波频率电流，从而向等离子体注入电流和功率。在从电极注入气体的实施例中，其需要经过这种衬垫以便到达等离子体。为实现气体的这种传导，衬垫中可能存在孔。在某些实施例中，衬垫可以由多孔材料制成或者一个或多个衬垫中可能存在结构或开口从而使得气体可以向等离子体传导少量离子并且等离子体直接落在电极上。在某些实施例中，这种结构消除了从等离子体通过衬垫到电极的任何视线，尽管具有倾斜角度的孔也可能是足够有效的。

这种衬垫可以帮助减少从等离子体传导到电极的热量的量以及引起邻近于等离子体和处理环境存在热表面。依赖于特定工艺，这种热表面可以具有相当大的工艺益处。这种热表面接收来自等离子体的沉积，而电极可以同时保持冷却以便避免在操作期间热膨胀中的失配问题。这种加热的表面可以更容易通过现场清洗工艺清除，不太可能导致沉积材料剥落以及将污染物引入到衬底上的沉积膜中。

对于具有衬垫的某些实施例，电极之间的等离子体密度相对于电极与衬底之间的等离子体密度可以基本上通过在那些区域中具有不同的衬垫间隙或厚度来修改。可以使得这种衬垫间隙和/或衬垫厚度相差2或更多的系数，导致这两个区域中的衬垫表面上的基本上不同的AC表面电势。同样地，在这种区域中具有等离子体的实施例中，这两个区域中的功率和等离子体密度可以不同于电极与外部边界表面之间的区域中的功率和等离子体密度。还可以通过改变电极与衬垫之间的相对衬垫厚度或间隙大小来改变这些不同等离子体区域中的相对RF、VHF、UHF或微波功率密度。在使用了具有介电性质的一个或多个衬垫的实施例中，这些可以变为外部等离子体-边界表面并且可以使用衬垫厚度来调节相对功率密度。这种电介质衬垫可以由包括诸如石英之类的电介质的材料或者诸如硅或碳化硅之类的材料制成。通过使得衬垫的覆盖电极的彼此面对的侧的那些部分更厚，以及使得覆盖面向衬底的侧的那些部分更薄，可以增加邻近衬底的区域中的相对功率密度和等离子体密度。例如，石英衬垫在面向相对电极的区域中可以为2mm厚并且在面向衬底的区域中可以为1mm厚。该衬垫厚度量变化可以相对于电极之间的功率密度基本上增加邻近衬底的功率密度，即使是在电极之间的间隙可能与电极与衬底之间的间隙相同时亦是如此。

图8示意性地图示了在某些实施例中可以在电极811内的气体注入歧管结构。从这种歧管注入的气体可以包括惰性气体和/或处理气体，诸如氢、卤素、硅、锗或者包含气体的掺杂剂。这种气体注入歧管在其他实施例中还可以用在分流器内。图8中所图示的示例实施例包括控制跨电极底面的宽度的分配和气体混合物的选项。在图8中示意性地图示出的实施例中，气体首先由经过支撑结构和实际电极或分流器两者的管道803和804从分开控制的供应源801和802引入到电极内的上部储气罐805和806。这些通道典型地延伸几乎电极的全长并且连接到下部储气罐807。在某些实施例中，通道沿它们的长度具有比到下部储气罐807的电导率高得多的电导率，从而使得气体比到下部储气罐的孔快得多地有效地填充上部储气罐806。下部储气罐也典型地沿电极或分流器的几乎全长延伸以便能够沿等离子体的几乎全长均匀地提供气体。以这种方式，从每个上部储气罐递送到下部储气罐的混合物沿储气罐的长度几乎完全一样。下部储气罐具有小孔808(其将该气体分配到带电电极与衬底809之间的等离子体体积中)以及类似的孔813(用于去往电极之间的空间的气体注入)。电极中的下部储气罐可以在其内具有挡板或限流器817，其减少了在平行于衬底运动的方向上的气体电导率。以这种方式，注入到主储气罐805和806的气体将以依赖于到两个主储气罐的相对距离以及依赖于到两个上部储气罐的总气流的比例混合。由于来自填充上部储气罐806的气体源802的极小的气体扩散，例如来自通孔813的气体将实际上经由主储气罐805完全来自于气体源801。以这种方式，从与储气罐805的距离逐渐增加的成排的孔流出的气体混合物将具有逐渐减少比例的来自主储气罐805的气体。可能存在在储气罐的几乎全宽之上以某种方式分布的这种小孔，从而在电极的相当大的比例的宽度之上向等离子体中引入气体。在某些实施例中，气体还可以从该储气罐注入到电极812之间的体积中。这种气体可以部分地来自于单独气体源814，经由输入通道到绝缘支撑815中的储气罐，由此通过小孔816注入到电极812之间的等离子体中。衬底由支撑810支撑，支撑810还是可以通过先前描述的手段接地的中性电极。在某些实施例中，上部储气罐可以通过孔或狭窄的通道或挡板连接到靠近其相对侧的下部储气罐。在某些实施例中，下部储气罐可以是连通的体积，并且在某些实施例中可以被分为区段，这些区段可以利用它们之间的通道扩展电极的长度，从而使得来自两个上部储气罐的气体可以以变化的比例在下部储气罐的不同的区段或区域中混合。在某些实施例中，注入到上部储气罐805和806中的气体随着其更缓慢地流入下部储气罐807的邻近部分而沿这些储气罐的长度流动。然后，来自两个上部储气罐的气体以将随位置而变化的比例(特别是几乎专门地在下部储气罐和电极的宽度维度方向上变化的比例)在下部储气罐内混合。无论在任何小孔808处来自两个上部通道的气体在混合物中的比例如何，混合物都将通过该孔递送给等离子体。以这种方式，气体(其为具有来自每个上部储气罐的随来自两个上部通道的相对气体电导率而变化的气体比例)将被递送给等离子体。以这种方式，可以使得递送给等离子体的气体混合物沿电极长度几乎精确地恒定，从而使得工艺沿电极长度在速率和性质上基本上恒定。

图9示意性地图示了包括接地电极901和带电电极902的PGU的示例实施例。通过向带电电极应用AC电势而在带电电极与接地电极之间生成等离子体903，以及在带电电极与衬底之间生成等离子体904。这种等离子体在功率密度上很大程度上是独立的，各自依赖于带电电极与相对表面之间的间隙以及跨间隙的相对AC电势。更大的间隙增加了等离子体的电阻，从而减少了跨这种间隙流动的电流密度。因此，带电电极与衬底之间的间隙相对于电极之间的间隙的相对大小将部分地确定在每一个等离子体区中实际沉积的供应给带电电极的功率的比例。供应给不同的等离子体区的功率的比例还可以通过使用具有不同厚度的电介质衬垫以及针对面向衬底而不是面向接地电极的区域的到衬垫的间隙来改变。从中性电极到地的阻抗905还将对来自于带电电极并传导到接地电极或到衬底的RF、VHF、UHF或微波电流的分流产生影响。如果到中性电极的地的阻抗为高，则其将引起更多电流流向接地电极而不是衬底，在电极之间的区域中导致比邻近于衬底904的区域中更稠密的等离子体903。在某些实施例中，接地电极901的一部分可以是诸如石英或陶瓷之类的电介质材料，从而使得更不可能在接地电极与衬底之间的间隙中形成等离子体。在示例实施例中，接地电极的末梢与衬底之间的间隙可以从0.1mm到5mm或者是包含在其中的任何范围。在某些示例实施例中，该间隙可以小于大约0.5mm。在某些实施例中可能存在来自接地电极底部的惰性气体注入以及来自带电电极内的歧管的气体注入。

在图10中示意性地图示出的示例实施例中，存在多个间距很小的PGU，每一个都类似于图9中所图示的PGU实施例。在这一实施例中气流开始于电极1006与1007之间的区域(或间隙)1001中，在朝向衬底表面的方向上，然后转向为通过带电电极1007，从而使得相当大部分气体在带电电极与衬底之间的间隙1002(其在示例实施例中可以在大约5mm与10mm之间)中流动。这是由于接地电极1006的末梢与衬底1009之间的小得多的间隙1008(其限制了接地电极下的流动)而引起的。然后，流动在通过带电电极下之后再次转向并沿带电电极的表面流动远离朝向排气的区域(或间隙)1003中的衬底表面。在所示出的两侧存在类似PGU的实施例中，邻近于带电电极的向上的流动在其与右侧的邻近PGU的接地电极之间。在此情况下，如果邻近PGU之间的间隙与带电电极与衬底之间的间隙1002相当，则在间隙1003中也将有等离子体(其将具有相当的功率密度)产生。在某些实施例中，在所示的PGU与其左边的PGU之间的间隙将稍大于在带电电极与其左边的接地电极之间的间隙1001。在这种实施例中，带电电极右边的间隙1003中的功率密度可以比间隙1001和1002中小。在此情况下，远离衬底而流动的气体可以以比其流动的更早阶段中更低的功率密度移动通过等离子体。在某些实施例中，这种功率密度可以不少于到衬底的间隙中的大约1/5。在流动通过电极1007和支撑1005之后，气体到达支撑1005上面的通道(或区域)1004。该通道从室通往排气口并且在其内还可以具有等离子体。在某些实施例中，辅助电源可以提供功率以将等离子体保持在区域1004或耦合中，尽管来自电极的支撑结构可能足以这样做。因此，如图10所示的实施例中的气流基本上在由箭头所示的电路中，围绕带电电极，然后是支撑，并从室出去。还可以靠近排气但在室内引入刻蚀气体从而使得沉积组分可以转换为强挥发性的组分，从而使得可以避免泵送歧管或阀中的冷凝。邻近于衬底表面的流动基本上在单个方向上，该方向在某些实施例中可以与衬底运动在相同方向上。如图所示的气流围绕电极1007和支撑结构1005的倒圆边缘(具有大约1mm与10mm之间的曲率半径)移动从而使得随着总体气流从一个区域流动到另一区域，在总体气流中没有重复循环模式。进一步，对于某些实施例，随着气体从一个区域流动到下一个区域，由于间隙维度的变化而引起的截面面积的任何改变应当优选地保持小于系数2。这帮助减少了由于膨胀而引起的气体冷却和粒子生长。维持高的气体温度帮助减少了粒子生长和衬底污染。

在上面描述的示例实施例中，电极和分流器的截面形状在元件之间的间隙和面向衬底表面的区域中都具有基本上平面的表面。附加实施例可以采用其他形状。图11示意性地图示了利用具有弯曲的截面的电极的示例实施例。通过将等离子体中沉积的功率集中到小区域1103和1104(其中电极1101与1102到衬底1105之间的间隙是最小的)中，弯曲的等离子体电极1101和1102的形状可以从某些工艺增加附加的益处。倒圆的形状同时可以保持放置气流路径中的重复循环的益处。

其他的实施例可以使用用于PGU的其他形状。然而，使用其他形状的示例实施例可以仍然维持上面描述的某些或全部特征，包括相对于长度来说为小的电极宽度和高度维度；PGU内的电极和分流器的面向表面之间的小间隙；邻近于带电电极的区域中的单独可控的等离子体功率密度；以及配置为防止气体重复循环的电极形状和间隙。

图12图示了在使用衬垫来覆盖在其他情况下与等离子体接触的电极的表面的示例实施例中存在的电极和衬垫间隔和衬底支撑的各方面。将由导电材料制成的电极1201与衬垫1203(其在某些实施例中是诸如石英之类的电介质材料)隔开小的距离1204。该衬垫可以是气体可渗透的以便允许从一个或多个电极到等离子体中的注入。示例衬垫厚度可以是在大约1mm与大约5mm之间或者是包含在其中的任何范围，对于面向衬底的侧其可以与在其面向其他电极或分流器的侧之上的厚度不同。等离子体典型地仅在间隙1204和1205中而不在电极与邻近衬垫之间的小间隙1202中在电极之间形成。在示例实施例中，用以避免形成等离子体的最大容许电极-衬垫间隙1202主要依赖于气压和局部地注入到等离子体中的功率密度。在低于大约0.1千帕斯卡的气压和低于1W/cm²的功率密度下，间隙1202甚至可以有2mm到5mm那么大而不会在其中导致等离子体，但这由于电极与衬垫外表面之间的大的电压降而可能是不实际的。高于大约1千帕斯卡的更高的气压可能需要小于1mm的间隙，尤其是在1W/cm²或更多的功率电平处，以避免将等离子体保持在其中。高于大约3千帕斯卡的压力可能需要小于0.5mm的电极-衬垫间隙。在所公开的装置中，在某些实施例中，该间隙可以在小于大约0.05mm处或更多以便在等离子体与电极之间提供所希望的热绝缘以在其表面之上的所有地方将衬垫的温度增加到高于100℃。这还用于将等离子体区1204中的最小气体温度增加到大于大约100℃。该更高的气体温度倾向于在避免等离子体区中的气相纳米粒子生长方面特别有帮助并且有助于减少生长硅或基于硅的膜时的缺陷。衬垫外表面与衬底之间的间隙1205可以在大约5mm与20mm那么大之间，但更典型地在高于大约1000帕斯卡的气压处，到衬底的间隙通常至多大约15mm。在处理压力可以高于大约5千帕斯卡的某些实施例中，从衬垫表面到衬底的最大间隙可以小于大约10mm。面向衬垫表面之间的间隙1202典型地在与衬垫和衬底之间的间隙大体上相同的范围内，但在某些实施例中由于避免用于气体的流道的截面面积的迅速扩展的约束而可以稍大。

在某些实施例中，衬底1206放置在载体1207上，载体1207是良导体，其可以接着放置在基座或支撑结构上或具有到基座或支撑结构的小间隙1208，该基座或支撑结构具有到地的小的复阻抗1210。在很多实施例中，这种阻抗的量值可以小于大约10欧姆以避免来自载体的等离子体放电。小间隙1208可以与相对于支撑1209移动载体的传输系统相关联。在此情况下，载体与支撑之间的电容可以非常高，减少RF、VHF或UHF电流从PGU的带电电极传导到载体时电势在载体上的累积。特别地，在衬底相对于PGU移动的情况下，可能难以在衬底载体上提供良好接地，但可以小于数毫米的非常小的间隙1208将导致到地的高电容和所得到的低的RF、VHF或UHF阻抗。如果电极1201的AC电势大体上相等且相反，则到衬底或载体的净电容性电流将被最小化并且载体或衬底的电势将被最小化。

在其他实施例中，可能存在提供给衬底支撑和/或用于衬底的载体的AC功率。在此情况下，可能存在衬底的附加离子轰击，该附加离子轰击在某些应用中是有益的。

在某些实施例中，普遍地为高的气体温度或对电极加热的避免可能是重要的，因此电极上的衬垫可能不用于某些实施例。在很多这些情况下，上面所阐明的用于衬垫表面之间的间隙或从衬垫表面到衬底的间隙的限制将同等地适用于电极的面向表面之间或电极表面与衬底之间的间隙(在没有衬垫的情况下)。在示例实施例中，这两种间隙都可以在大约5mm和20mm之间或者是包含在其中的任何范围。

用于上面描述的示例实施例的一个示例应用是沉积用于光伏电池的纳米晶体硅(nc-Si:H)的薄膜。所希望的是降低制造这种电池的成本和提供更高的光到电能的转换效率。为了满足这种要求，硅中的缺陷级别可能需要小于或者为大约2 10¹⁶/cm3。在能够以跨整个衬底的极好的均匀性实现具有这种缺陷级别的硅薄膜的沉积情况下，可以在具有多个具有不同吸收光带的吸收体层的电池中实现13％或更好的光伏效率。

在某些情况下，所沉积的纳米晶体硅中的高缺陷级别可能部分地由于大量成团的小规模硅粒子被并入到生长的膜中而引起。在气体温度为高的某些等离子体反应器中，小硅粒子的生长速率可能小得多。然而，用于nc-Si:H的、利用“淋浴头”或其他注入器的沉积系统可以具有相对冷的表面——其在某些反应器中可以小于或为大约60摄氏度。这可能导致气体具有更高的粒子形成速率，这些粒子最终被并入到膜中，导致减少的光伏效率。在本发明的示例实施例中，可以通过使用覆盖电极的、与电极表面隔开的热的衬垫将与等离子体接触的表面的工作温度维持在100℃或以上以减少到冷却的电极的热传导。通过提供邻近于等离子体的热表面，可以在整个等离子体区中保持热的气体温度。由于减少了气相粒子生长，示例实施例可以在大功率密度处操作并实现更高的沉积速率，同时又维持沉积膜中的低的缺陷级别。例如，在某些实施例中，沉积速率可以超过4纳米/秒。其他实施例可以使用其他配置以针对邻近于等离子体的表面将温度维持在100℃处或100℃以上，以减少气相中的粒子生长并从而改善PV效率。

在某些实施例中，诸如在图4a-图4l中示出的那些实施例中，衬底支撑可以是中性电极，而在其他实施例中可以将功率提供给衬底支撑和/或用于衬底的载体。在此情况下，可能存在衬底的附加离子轰击，该附加离子轰击在某些应用中是有益的。在某些实施例中，在衬底上使用dc或低频偏置在减少硅的缺陷级别或增加沉积膜密度方面可能是有用的。

在某些实施例中，在带电电极与衬底之间维持小的间隙。在示例实施例中，该间隙可以在大约5mm到15mm之间或者是包含在其中的任何范围。由于重要的是精确地控制电极与衬底之间的间隙以便避免沉积膜中的非均匀性，可能有用的是采用靠近PGU的对准器，或者一对平行板电极，其将衬底保持在相对于电极具有所希望的间隙处。可能有用的是在处理区之前或之后在沿衬底路径的规则间隔(典型地远小于衬底长度)处具有对准器以控制衬底到电极的间距，而不会不利地影响所沉积的膜的质量。这种对准器可以与PGU分离，但如同分流器或接地电极那样伸长，跨过衬底宽度，垂直于运动方向，并且提供气流，如图4h或图4j所示。来自邻近于衬底的那端的气流防止了衬底接触对准器的附近表面。作为替代，对准器可以具有一个或多个“臂”(其可以是刚性的或具有某种弯曲能力)，并且每个都可以在表面积足够大(通常大于大约5平方厘米)的那端具有一个或多个隔离的焊盘并且在该表面中具有通气口作为惰性气体源。这种臂和焊盘被配置和定位在高于和/或低于衬底运动平面一个小的距离(典型地小于大约2毫米)处，以使得衬底移动通过在所希望的距离处的电极或PGU。作为没有泵送的气体源的对准器可以邻近于衬底的将发生处理的那侧，或者邻近于衬底的两侧。对准器还可以在焊盘中具有真空孔从而使得它们有效地用作“气体承载”，但在该低压力环境中更大的焊盘面积是有帮助的。

在示例实施例中，可以提供一种用于沉积硅层以形成光伏电池的一部分的方法，包括以下特征中的某些或全部(或其任何组合)：

●提供至少三组PGU，其中第一组至少包括一个PGU并且第三组至少包括一个PGU；

●其中第二组在第一组与第三组之间并且包括大于第一组和第三组中的PGU的数量的多个PGU；

●在第三组PGU之下线性地移动衬底；

●使用第一组PGU沉积第一掺杂硅层，其中硅具有第一类型掺杂；

●使用第二组PGU在第一掺杂硅层之上沉积第二本征硅层，其中第二层比第一层更厚；

●使用第三组PGU在第二层之上沉积第三掺杂硅层，其中第三层具有第二类型的掺杂。

一个示例应用是沉积用于光伏器件的多层基于硅的膜。在这一示例中，可以首先沉积掺杂层，然后可以沉积本征吸收体层，最后可以沉积另一互补掺杂层。可以使用示例实施例在同一装置甚至在同一室中同时顺序沉积全部三个层。

可以使用输送器、腹板或其他可移动的传输或载体来在PGU之下移动衬底。这种运动通常是线性的，但对于连续带状衬底，其可以是曲线的。这种衬底可以在路径中移动从而使得它们描述可以作为汽缸的一部分的区段。

在示例实施例中，如图3-图12中的截面所示，可以将PGU布置为使得相邻PGU的邻近元件的长边大致平行并且沿衬底运动的方向很窄地隔开。在同一图中所示的示例实施例中，电极的截面可以粗略地为矩形。

在这些示例实施例中，每个PGU可以在邻近于该PGU的元件的体积中生成等离子体。该区域中的等离子体基本上可利用提供给该PGU的AC功率电极的功率来控制。在某些示例中，这种电极可以在诸如RF乃至VHF频带中的激励频率处并且可以主要通过位移电流-电容性耦合将功率耦合到等离子体中。在某些示例中，从PGU耦合到等离子体中的功率耦合可以主要是电感性的，其中PGU的某些元件包括一圈或多圈线圈。在某些示例中，功率可以在UHF或微波频带中，并且到等离子体中的功率耦合可以作为其性质为电感性和电容性两者的表面波。在示例实施例中，该区域中的处理可以基本上是由经由PGU注入的电功率生成的等离子体的产品。在其他实施例中可以使用其他PGU。

在图13中，示出了在单个室内具有多个邻近PGU的示例实施例，其中从供气系统1321至1325分别向室中的PGU 1301至1305供应单独可控的气体或气体混合物，使得可以由不同的PGU或成组PGU在衬底上在室内同时执行不同的处理。在某些实施例中，由PGU 1301和1302所执行的处理可以基本上与分别使用单独可控的气体或气体混合物1321和1322(其在这种实施例中是类似或同样的)在衬底上执行的相同。在某些实施例中，去往这两者的气体混合物可以包含相同的成分但比例可以稍有不同，使得这两者之间只有处理速率不同。在这些实施例中，PGU 1303可以或可以不利用AC功率来产生等离子体，而使用仅有惰性气体的流，这使得在该PGU的区域内的衬底上没有处理要执行。然而，由于气体在每个PGU内被注入并且经由在同一PGU内或邻近于同一PGU的排气口移除，因此这种惰性气体区域可以用于将PGU 1304和1305中的处理与PGU 1301和1302中的气体组分隔离，反之亦然。例如，从气体源1321注入到PGU 1301中的气体可以经由口1331和/或1332排出，从气体源1324注入到PGU 1304中的气体可以经由口1334和/或1335排出。

一个示例是如下情况，其中PGU 1301和1302沉积大量掺杂磷的硅层并且PGU 1304和1305沉积无掺杂的本征硅层。在这一示例中，PGU 1303中的某些气流的方向可以是从右到左，朝向1301和1302，远离1304和1305，以便对抗从PGU 1302到PGU 1304中的包含气体组分的磷的任何流动或扩散。在另一示例中，PGU1301和1302中可能存在使用包含组分的氟的刻蚀，而在PGU 1304和1305中存在沉积工艺。

在示例实施例中，进入室的衬底1311可能经受在衬底1311表面之上供应给注入器的吹扫气体1326的流动，而衬底可能经受潜在地不同的气体1327(在从室出去之前)。这种吹扫气体连同PGU外部的气体环境可以由排气口1313泵送。用于每个PGU内提供的气体的排气1328可以是分立的。虽然在示例实施例中它们可能流向公共的真空泵，但它们不允许组分从一个排气管道出去从而扩散回任何其他处理区。

在图14中，示出了具有两个或更多PGU 1401和1402的元件的示例室的截面，具有用于大的衬底1403的公共支撑1405，其维持了从PGU到支撑的非常小且受控的间隙1404。衬底支撑具有连接到气体源1407的、终止于衬底支撑表面处的孔中的内部通道1405，该孔具有至少一个小于大约1毫米的尺寸——用于将气体引入到间隙1404中。衬底支撑中有连接到真空泵1408或其他排气、同样终止于衬底支撑表面上的孔中的其他通道1406。

图15中示出的是用于具有用于气体注入和排出的线性孔的衬底支撑基座的示例实施例。所示出的是通过从通道1503的网络供应的气体注入而支撑在基座1502上的衬底1501。来自通道1503的气体被注入到衬底与支撑之间的、高度为“d”的空间中。气体注入围绕小挡板1505，其将气体分配到具有高度“d”的空间中。用于气体注入的孔在宽度上小于大约1毫米但足够长以向支撑与衬底之间的空间中提供稍微均匀的气体。类似地，在这一实施例中，气体通过被挡板1506覆盖的更大的通道1504从衬底与支撑之间的该空间排出。挡板是伸长的从而使得支撑表面上的孔是伸长但狭窄的，小于大约1毫米，这提供了足够的泵送速度以从衬底与支撑之间的空间排气。通过维持这种小的孔以及将间隙d保持为小于1毫米，防止了衬底与支撑之间的空间中的气体由于来自PGU的电场而形成等离子体。

图16示出了衬底支撑1602的替代性实施例，该衬底支撑1602具有作为多孔导电材料的挡板1605和1606，从而使得来自于PGU的电场不会透入通道1603，其足够大以实现良好的电导率以便从衬底与支撑之间的空间排放气体。避免这种通道中的电场防止了等离子体在排气通道1603中形成，排气通道1603中的气压一般比衬底与支撑之间的空间中小。在此情况下，多孔插塞材料的高的气流电导率使得当注入器孔与多孔排气口之间的电导率由于衬底与支撑之间的间隙增加或减少而改变时在衬底与支撑之间的平均气压中有较强的响应。注意，两个表面之间的粘滞状态的气流的电导率至少与它们之间的间隙的平方一样快地变化。

如图14-图16所示的这种示例衬底支撑可以用于处理大的衬底，因为它们使得可以维持PGU的元件与衬底之间的高度恒定的间隙。将间隙控制到高精度和均匀性是通过所公开的衬底支撑来实现的，这是因为有自然恢复机制来放置支撑与衬底之间的间隙变化。该机制以如下方式工作：衬底与支撑之间的平均气压在它们之间的间隙由于支撑中的排气与进气口之间的电导率增加而增加时迅速地减小。衬底与支撑之间的气压的减小使得衬底由于衬底以上的PGU内的、比衬底与支撑之间的气压更高的处理压力而被朝向支撑而向下往回驱动。当支撑与衬底之间的间隙减小时，电导率迅速减小使得支撑与衬底之间的平均压力增加，推动衬底，以便增加支撑与衬底之间的间隙。衬底与PGU元件之间的间隙较小(在大约5mm与15mm之间)并且等离子体的局部功率密度高度依赖于该间隙。如果AC功率电极与衬底之间的间隙在电极长度之上或者从一个AC功率电极到另一个变化10％，则所得到的功率密度不均匀性可能是20％或更多，导致相同数量级乃至更差的处理非均匀性。倘若在AC功率电极上有电介质衬垫，则等离子体非均匀性将会由于到电介质衬垫和衬垫自身的间隙的高阻抗(电容性电抗)而减轻，这是因为经过衬垫的更高的AC电流密度将导致跨衬垫的更大的电压降并从而降低衬垫的面向等离子体的表面上的电压。

在示例实施例中，为实现足够的处理均匀性U(对于很多处理，其必须好于+/-5％，[其中

])，可以将从AC功率电极到衬底的间隙维持为大约2％或更小。在处理均匀性在+/-1％的量级的某些实施例中，可以将AC功率电极之上的间隙的大小控制为好于大约+/-0.5％。对于从AC电极到衬底的大约10mm的间隙，该间隙最多可以变化少于大约0.2mm，并且在该间隙为大约5mm并且处理控制好于大约+/-0.5％时可以变化少于0.025mm。

在图17中示出的是PGU的示例实施例，其中等离子体形成是经由导电绕组1705中的AC电流流动、通过电感性耦合来实现的，其中电流1707和1708分别在邻近的支撑结构1701和1702中具有相反方向的流动。这种AC电流的源是源1706，已经经过绕组1705的电流经由连接1703被返回到地。绕组中的这种电流在围绕支撑结构的空间中产生迅速变化的磁场，其感生出电流1709和1710，保持了在这种结构与移动通过这种结构的衬底1507之间的区域中形成的等离子体。可以通过小孔1704将气体注入到其中还保持等离子体的空间1711中。对于将结合结构1701和1702使用的这种大的绕组，这种电感性耦合一般可以在lf或RF频率处，结构1701和1702具有大于大约35厘米的长度以便处理大体上为30厘米宽或更宽的衬底。处理室可以具有可变数量的PGU并且PGU可以具有变化的宽度。对于诸如在大体上为1米宽1.5米长的光伏面板上沉积硅之类的应用，在某些实施例中，在单个室中可能存在大约5个到大约100个那么多的PGU。每个AC功率电极或线圈绕组结构的宽度可以大体上从3厘米到大约30厘米那么大，并且PGU可以从大约4厘米到大约60厘米。

图18图示了在电极之间划分了功率的示例实施例。在图18中示出的是从发生器1801、通过阻抗匹配网络1802、然后通过大体上相等的电感1803和1804到安装在陶瓷支撑1805上的电极1806的RF或VHF功率注入的等分的物理和电的模型。每个电极被电介质衬垫1807覆盖。由于在从电极到等离子体的电流路径中存在充当串联电容器的电介质衬垫1811，促进和稳定了通过两个电感器对功率的划分。来自电极支撑RF或VHF电流在经过衬垫之后移动通过总体等离子体1808(其已经被成功地建模为电容器-电阻器-电容器的串联组合)，然后通过电容1815到支撑。电容器代表衬垫和衬底的表面处的鞘(sheath)，电阻器代表携带电流通过总体等离子体的电子的碰撞损耗。图中所示的是邻近于衬垫的外表面的鞘电容1812，其量值实际上随与等离子体接触的鞘的RF相位和离子电流密度而变化。这种鞘1814还存在于衬底或其保持器的表面附近。在这些鞘之间是“总体”等离子体，其具有相等的负电荷和正电荷密度。该总体具有有效电阻1813，其代表了由于随着等离子体电子在电极与衬底1809之间携带RF或VHF电流而与气体的碰撞，等离子体电子的运动阻力。衬底1810下面还存在接地基座，其具有到衬底的有限间隙，或者如果衬底主要是电介质材料，到其表面上的任何导电材料的有限间隙。这种间隙以及衬底的电介质(如果存在)包括从衬底或导电表面材料到接地基座1810的进一步的电容。鞘电容随着鞘厚度相反地变化，鞘厚度依赖于诸如等离子体电势和离子电流密度之类的等离子体特性。鞘厚度(用于无碰撞的鞘的子定律粗略地提供了用于有碰撞的鞘的正确的缩放)大致作为电流离子密度的平方根而减少并且作为电势差的3/4的功率而增加。鞘厚度还随RF或VHF相位而变化从而使得鞘电容并不随时间恒定。

对于沉积用于薄膜光伏应用的硅，在高于大约1000帕斯卡的气压下的等离子体操作减少了去往鞘的功率量并从而减少了离子能量。这大大减少了透入膜的离子，从而减少了硅中的缺陷并改善了PV效率。增加放电中的气压同样增加了去往电子的功率并最终增加了到中性反应性组分中的进气的离解效率。在示例实施例中，通过将气压增加到高于大约600帕斯卡，由氧等离子体来剥离有机聚合物的功率效率线性地提高。已经证实，在示例实施例中，依赖于中性基的产生的处理可以通过将气压增加到高于大约500帕斯卡来大致线性地改善。此外，随着气压增加到大约4000帕斯卡，包括离子对膜的破坏在内的不希望的效应可以减少到接近零，甚至是在低至大约3MHz的RF频带中的激励频率处亦是如此。

为了设计衬垫特性和选择电感器以使得划分工作得最好，应当针对一定范围的等离子体条件来理解等离子体电抗和电阻。表II中所示的是针对可以用于示例实施例中的某些压力条件的鞘和总体等离子体的阻抗的范围。在1000帕斯卡与5000帕斯卡之间的气压处放电的电阻抗示出了与改善到电子的功率传输效率和减少高压处的离子能量相关联的两个主要效应。首先，在电极和衬底表面处的边界层(鞘)的厚度为小，使得鞘电容为大并且放电阻抗的电抗性部分为小。

对于高于大约1000帕斯卡的气压，等离子体电阻率由于在更高压力等离子体中的更高的电子-中性碰撞频率和更低的电子密度而为高。(等离子体电阻率与电子密度成反比并且直接地线性地与气体密度成正比)。这意味着等离子体的电阻为大。电子密度在每立方厘米大约10⁹个到大约5×10⁹个之间。因此，用于更高压力情况(大于大约1000帕斯卡)的等离子体电阻率在大约10,000欧姆-厘米与大约200,000欧姆-厘米之间。假定大约1厘米的间隙，这针对0.25平方米的电极面积导致大约四(4)欧姆与大约八十(80)欧姆之间的电阻性阻抗。

高于大约1000帕斯卡，鞘厚度可以在大约0.2毫米与大约1毫米之间。这意味着，对于单个鞘，每平方厘米的电容在大约1.2皮法拉/cm²与大约6皮法拉/cm²之间。放电电抗性阻抗与电阻性阻抗不同，依赖于激励频率，与频率成反比。对于13.56MHz的操作频率，单个鞘的电抗性阻抗在大约每平方厘米10,000欧姆与大约每平方厘米2,000欧姆之间。然而，对于该等离子体，存在两个大体上相等的串联的鞘，因此一个必然会是单个鞘电抗的两倍。因此，等离子体电抗在大约每平方厘米4,000欧姆与每平方厘米20,000欧姆之间，针对0.25平方米电极导致大约1.6欧姆与大约8欧姆之间的等离子体电抗性阻抗。

如果衬垫具有离电极表面的大约0.25毫米的间隙并且衬垫的厚度为大约3毫米，则衬垫在13.56MHz处的阻抗为大约每平方厘米14,000欧姆。这与放电的电抗性和电阻性阻抗串联(参见图18)并且导致高压放电的电抗性阻抗的70％与350％之间的增大。对于0.25平方米的衬垫面积，则总电抗在大约7欧姆与12欧姆之间(其是放电的电阻性阻抗的大得多的比例)有助于稳定等离子体空间均匀性。于是，鞘电抗是大得多的比例——在某些情况下几乎等于电阻性阻抗。如果使用了3mm厚的玻璃衬底，则电抗增加每平方厘米10,000欧姆，到大约每平方厘米24,000欧姆至每平方厘米48,000欧姆的范围，与电阻性阻抗更相当。

因此，在高气压放电中，电阻性阻抗通常大于电抗性阻抗。如果激励频率增加到40MHz或以上，则其将以几或更多的系数进一步减少鞘厚度和电抗性阻抗，导致电阻性阻抗相对于电抗性阻抗占据更大的优势。已经证实，该放电中的能量传递大部分给了等离子体总体中的电子。由于在中等的功率密度(小于每平方厘米数瓦特)处，高气压情况下的电子能量分布主要集中在较低的能量处，因此该能量主要用于了离解而不是电离，进一步改善了生成用于薄膜沉积的组分的效率。

表II

在示例实施例中，具有与电极及其等离子体串联的大体上相等的电感器的目标是均衡到电极的RF或VHF电流以及将邻近于两个电极的等离子体保持在大致相等的功率密度和衬底处理速率处。具有电感器的电路将RF或VHF电流划分到两个电极及其等离子体。如果电极上没有衬垫，则一个电极的等离子体的更大密度将增加其鞘的电容并减少其鞘电抗和其总体区域的电阻两者，因此电极和等离子体的总阻抗将减少。这将引起更多的电流去往该电极并且更少的电流去往其他电极，使得对电极及其等离子体的功率分配更加不平衡。然而，当电极具有衬垫、其厚度和介电常数使得它们具有小于鞘的电容的电容和大于鞘的电抗的电抗(低于正常的等离子体条件)时，电极之间的电流划分是稳定的。利用衬垫，如果一种等离子体变得更浓并且开始拉取更多电流，则衬垫的相当大的电抗导致跨该衬垫的电抗的更大的电压降，并且该衬垫外表面上的电压减小。这接着减小了通过电极的等离子体的电流，减小了该电极处的等离子体密度。该自我稳定特征起作用是因为衬垫提供了合适且足够的电容性电抗。大体上，选择用于分流器的每个分支的电感的值从而使得每一个的电感性电抗在最低密度等离子体条件下或者针对没有等离子体的情况抵消衬垫和鞘的组合串联电容性电抗。然后，随着等离子体变得更浓，电极和衬底处的鞘变得更薄，增加了它们的电容并减小了它们的电容性电抗。这使得通过该电极的、电感性的总电抗(为正的电感性电抗与为负的电容性电抗的总和在谐振条件下互相抵消)基本上增加，而通过另一个电极的电抗大体上等同地减小。电抗的这种改变大于等离子体电阻的改变，从而使得更多的电流经过具有更低密度的等离子体的电极——这对于它们之间的功率划分而言是稳定的。例如，对于13.56MHz RF功率，为正确地稳定电流的划分，衬垫的电容应当从大约0.5皮法拉每平方厘米到大约1.5皮法拉每平方厘米。随着用于等离子体的激励电流的频率增加，衬垫厚度(从而其电容)应当被选择为减少得比随着频率的增加线性地减少要少。因此，在80MHz处，可以具有从大约0.2皮法拉每平方厘米到大约0.6皮法拉每平方厘米的范围。于是，电感器1803或1804它们的值将依赖于衬垫的电容，衬垫的电容还将依赖于它们的面向等离子体的面积以及它们的到地的寄生电容。

用于长1.2米、宽10厘米的区域的电极的衬垫具有大约2500平方厘米，以及大约150皮法拉与400皮法拉之间的无等离子体的电极到地的电容，产生大约27欧姆到72欧姆的总电容性电抗。因此，对于串联谐振，13.56MHz处的用于划分电流的电感器大小可以在大约0.3微亨利与0.8微亨利之间。该电感范围(底部和顶部两者)将大体上与操作频率成反比，并且与电极面积(其是长度乘以宽度乘以大约1.5的系数的乘积)成反比(如果没有对电介质厚度进行改变)。然而，使用更高的操作频率可能强制使用更厚的电介质以便将其电抗向上保持在可接受的值处。例如，电介质厚度可以大体上作为操作频率的平方根而增加，因此衬垫的电抗将类似地增加，如果频率不改变的话。电感器值在大小上也将倾向于随着衬垫表面与衬底之间的间隙增加而大体上线性地增加。

总之，在示例实施例中，高压放电在大多数环境下在电阻抗方面可以主要是电阻性的。当想高压放电添加了衬垫时，电抗性阻抗基本上提升，这有助于稳定和保持对电极和等离子体的均等的功率划分。同样应当注意，衬垫的存在使得对于高压放电有用于2500平方厘米的衬垫面积的大约7欧姆的最小电抗。

图19示出了示例实施例，其中存在电极1901，该电极1901邻近于至少一个其他电极，该其他电极中的至少一个被供电到沿电极长度的凹陷的区域中。有气体注入在其中间1902以及从电极的周围区域1903注入。这些气体可以是混合物并且可以是不同的或相同的成分。在注入之后，气体邻近于工件表面1900而流动，从而到达一个或多个通道1904，其从室通往排气。在某些实施例中，这种通往排气的通道可以是关于电极对称的，从而使得气流在两个方向(图中为左和右)之间几乎均等地分流。从凹陷1905注入的气体在成分上可以与从电极的其他区域1906(其更接近于衬底)注入的气体不同。特别地，对于氧化硅或氮化硅的沉积，在凹陷中注入的气体可以是氧或氮，或者包含这些气体以及惰性气体的混合物。

在图20中示出的是电极2000，其邻近于其他电极，具有要处理的衬底2001，以及通过向一个或多个电极施加RF或VHF功率而在所有这些之间形成的等离子体2002。将气体从电极注入到电极与衬底之间的空间中。在所述电极内的是气体注入歧管，该气体注入歧管具有内部通道2003以及一个或多个外部通道2004，气体可以从气体源2005注入到该内部通道2003中，并且单独可控的气体源2006可以被注入到外部通道2004中。经由一排或多排小孔2007将气体从到电极表面的每个通道注入到等离子体中。可以在歧管内通过受限连接2008将气体从一个通道传导到下一个，该受限连接2008的用于从一个通道传导到下一个的截面面积小于沿任一通道的长度的截面面积。一旦被注入到等离子体中，远离电极中心的气流2009就通过电极的边缘，在此处气体转向为经由电极之间的狭窄间隙流向排气2010。在具有非晶硅或对气相成分敏感的性质的某些其他材料的某些实施例中，可能所希望的是在衬底表面的发生沉积的区域以上维持相同的气体成分。在此情况下，当随着气体流过衬底，诸如硅烷之类的一种或多种气体组成部分比其他的气体组成部分更强地耗尽时，所希望的是补给它而不会也注入更多的诸如氢之类的在气体中并未耗尽的其他组分。在由图20代表的示例实施例中，馈送给外部通道2004的气体混合物可以是富含硅烷的气体的混合物，或者耗尽的用于其他沉积工艺的气体成分，从而使得从离中心逐渐变远的成排的孔注入的气体随着流的推进变得更加富含这种耗尽的组成部分。使用该方法，通过在外部通道中引入最丰富的气体，可以使得所注入的气体混合物随着从中心移动到电极边缘而逐渐地更加丰富，从而使得气相中临界组分的浓度可以维持为大致恒定。

图21a示出了如下系统的实施例的示意图，该系统可以用于在具有小于大约200摄氏度的温度的衬底上沉积诸如氧化硅或氮化硅之类的电介质。有两个或更多电极2100，其被供应具有大致相同的电压但其相位可以不同的RF或VHF功率。将这些电极与移动到图右边的衬底2101分离。为了进行沉积，将氧化硅或其他氧化物或氮化物气体2102注入到电极之间的间隙中，其可以包括氧或氮或用于在衬底上形成薄膜的其他组分。在该间隙2107中存在等离子体，其在某些实施例中可以具有比在电极与衬底之间的等离子体更高的功率密度和等离子体密度，以便更迅速和完全地离解该气体以在注入另一种气体之前形成反应性组分。还将用于沉积的前驱气体注入2103到电极中，该前驱气体进入到通道2104中，然后通过在电极的面向另一个电极的侧中的小孔2105，去往等离子体。该前驱气体可以包含硅烷或者包含一种或多种元素的其他气体，这些元素硅、锌、钛、铝、碳、铟、钌、锡、钼、镓、砷、磷或钽。当所注入的气体到达等离子体时，其非常快速地与诸如氧、氮或其他的离解后的反应性气体组分进行反应，并且可以在气相变为完全反应，从而使得从前驱物和反应性组分所得到的沉积元素化合物可以沉积在衬底上。可以沉积的化合物的示例包括氧化硅、二氧化钛、氮化镓或氮化硅。所公开的发明的实施例的一个潜在的优点是，可以在具有比普通的更低的温度(例如具有低于大约200摄氏度的温度)的衬底上沉积具有更少的并入的氢或碳的高质量的膜。这进一步适用于诸如氮化镓之类的物质的外延沉积，其中普通的衬底可以为600摄氏度。在示例实施例中，外延沉积可以发生在具有小于大约600摄氏度的温度的衬底上。在此情况下，使用具有衬垫的电极减少了电极所吸收的热量。事实上，可以使用具有两层或更多层电介质衬垫(诸如石英或不透明的石英)的衬垫，从而大大地减少到电极的热通量并促进这种等离子体辅助外延沉积。利用这种多层衬垫，可能有益的是使用高于13.56MHz的RF或VHF频率以便减少衬垫的RF阻抗。电极2100的宽度在某些实施例中可以在大约1.5厘米与大约15厘米之间，这是因为随着气体远离前驱物进入等离子体的点而流动，沉积化合物可能从气相迅速地耗尽。已经在电极之间注入然后在通过电极之下之后的气体转向为通过电极与相邻电极或分流器之间到达排气2106。这一实施例和方法可以在比常规的PECVD反应器更低的衬底温度下产生优质的电介质和其他膜。可以将多对这种电极布置为使得它们的长边与它们之间的在大约5毫米与大约15毫米之间的间隙平行。

图21b示出了对某些实施例来说适当的配置，在这些实施例中，希望在混合邻近于衬底的全部反应性气体和流之前减少等离子体功率密度和组分的预离解。电极2111在某些实施例中可以具有插入在它们之间并且填充在引入气体的地方之间的大部分空间的、例如具有低的介电常数的电介质材料2115。以这种方式，在总体气流在电极与衬底之间携带它们之前，仅有适度的体积2117保持为可用于等离子体和进气离解。气体可以被直接引入该体积，或者经由歧管2118从一个或多个电极引入，和/或从单独可控的气体源2114引入。气体还可以从单独可控的气体源2112和2113注入到歧管2118中，该歧管2118向电极2117之间的间隙和电极2111与衬底2119之间的空间中注入气体。一旦注入到该等离子体中，其就流向衬底，然后在一个或多个电极与衬底之间，并最终在电极与相邻元件之间的狭窄间隙2116中，从而从室到排气。注入在电极2114之间的气体可以是惰性气体、处理气体混合物或者包含前驱物和/或反应性气体的单独混合物。

在图22中，可以看到用于某些实施例的配置，其非常适合于提供用于等离子体中的气体的流动模式和速度，该气体沿电极和等离子体的长度仅具有小于或为1％的量级的、非常微小的变化。对于良好的等离子体和处理均匀性而言可能希望的是气流沿等离子体的长度高度恒定，而不会随着气体在衬底与电极之间流动而汇聚或分叉。这意味着，对于实际上源的整个长度，气流方向应当垂直于一个或多个电极的长方向。在通过歧管2202将气体2201从单独可控的气体源注入到电极之间的间隙中的某些实施例中，这在图中的平面中应当具有大于大约1平方厘米的截面面积。这在对于本发明而言优选的气压(在大约100帕斯卡与大约5000帕斯卡之间)下导致延伸电极2206的几乎整个长度的该歧管的长度之上的高的气体电导率。在某些实施例中，可能存在到该歧管的多个平行气体馈入，沿其长度分布，从而使得内部压力高度恒定。然后，气体流动通过小孔或槽2203，然后在图中向下通过电极之间的空间。与流动方向正交的这种小孔或槽的组合面积应当小于它们从中流出的注入歧管的截面面积，如图所示。事实上，对于其一半的长度而言，来自于歧管的所有这种小的管道的组合气体电导率应当小于歧管的电导率。因此，注入歧管中的气压几乎恒定，从而使得从小的管道到在电极之间的间隙中的气流几乎独立于沿长度的位置。一旦气体在电极之间朝向衬底流动然后转向为在衬底与电极之间流动，然后已经通过电极之后，再次转向为在电极与相邻元件2207(其可以是电极)之间的狭窄间隙2205中流动。根据所公开的配置在这些狭窄空间中的流动在图中的平面中将是有效的并且独立于沿源的长度的位置。一旦气体已经流动通过这种狭窄间隙，其就经过一个或多个排气口到达排气歧管2204中。这种歧管的气体电导率沿平行于电极长维度的方向应当是相当大的，从而使得其在图中的平面中的截面面积可以是五平方厘米或更多。利用这种高的气体电导率，沿这种歧管的长度的气压将会几乎恒定。为进一步改善排气歧管中的气压的均匀性和恒定性，有帮助的是沿该歧管的长度提供从管道到真空泵的多个泵出口2208，并且它们应当沿长度稍微均匀地分布。所希望的是将这种泵出连接到主要的真空线路的管道具有相等的电导率，从而使得泵出口处的压力相等。

图23示出了可以使用根据示例实施例的示例系统和方法来制造的示例多层结构。例如，可以使用用于顺序地沉积不同的层的、具有多个PGU的反应器，诸如图13中示出的示例反应器。应当理解，用于每个层的PGU数量以及要沉积的层的数量可以依赖于所希望的要形成的结构而变化。在图23中，示出了示例多层结构，包括两种材料的薄膜的交替层，其中任一或两种材料可以是电介质、导电的或半导电的。这种堆叠可以用于分色滤光器以传输特定波长带，同时其几乎完全反射其他波长带。另一种应用可以是用于光学、光伏、显示或电子应用的超点阵结构。第三种应用可以是用于需要交替层被掺杂或无掺杂的光伏器件。对于很多应用中的正确功能性，这种多层结构应当在衬底区域的大部分之上具有精确且高度均匀的厚度。对于大的矩形衬底，这是非常困难的任务并且可能需要维持1％至2％的控制的能力以及层厚度和成分的可重复性。已经证实诸如上面描述的那些示例实施例在制作这种结构方面具有相当大的优势，这是由于它们同时在同一系统中在移动的衬底上沉积很多层的能力而引起的，从而使得这些沉积成为衬底上不同级别处沉积的不同的层(例如，如结合图13而描述的那样)。在图23中，层在厚度和材料类型方面交替，从较薄的材料2301的层到较厚的材料2302的层。这种层可以是用于分色镜的透明电介质的交替层。在此情况下，在某些实施例中，它们在工作波长范围中将具有不同的折射率和可能很少量光吸收。两种这种材料可以是用于较厚层的氧化硅和用于较薄层的二氧化钛。在某些实施例中，厚度可以在用于氧化硅的500埃到2000埃和用于二氧化钛的200埃到1000埃的范围内。在图13中，所示的每种材料的层在整个堆叠中是重复地相同的，但每种材料的层实际上可以在厚度上变化。在示例实施例中，PGU的数量、功率、气体混合物和气流可以针对反应器中的后续处理站而改变以实现不同的层厚度、性质和组分作为顺序沉积处理的高吞吐量的一部分。在示例实施例中，工件可以由传送带移动到不同的多组PGU下以沉积各种不同顺序层。

无论AC功率向等离子体中的递送通过电感性或电容性耦合或这两者来进行，在示例实施例中可以提供以下特征(或其任何组合)：

在示例实施例中，PGU中的元件，包括电极或成组线圈绕组以及分流器，在垂直于从元件到衬底的间隙的方向上可以比它们的宽度长得多。

在示例实施例中，PGU的元件与衬底之间的间隙可以小于AC供电元件的宽度，而不论电极或成组绕组如何，并且这种间隙在某些实施例中可以在大约5mm与15mm之间。

在示例实施例中，在AC供电元件(电极或成组线圈绕组)与衬底之间的气流可以具有相对于垂直于元件长维度的其流速分量而言平行于元件长方向的流速的非常小的分量。AC供电元件与衬底之间的总体气流可以很大程度上平行于衬底并且随着其流动贴近AC供电元件既不汇聚也不分叉。气体中组分的浓度可以一般地独立于沿AC供电元件或PGU的长度的位置并且更容易将元件的长度放大以处理不断增大的衬底。为了实现在元件与衬底之间的该平行的片状的气流，气体注入和气体泵送这两者可以沿元件的长度高度统一。在示例实施例中，这可以利用适当的分配和泵送歧管来实现。

在示例实施例中，这种气流可以有效地围绕垂直于元件长方向的每个AC供电元件并从而到贴近该元件的排气口中。因此，围绕任何AC供电元件的气流可以很大程度上被限制在该元件中。倘若处理对一个或一组PGU中的某些气体组分高度敏感，则在示例实施例中可以使用仅具有贴近其或从其注入的惰性气体的居间元件。这可以用于提高处理区域彼此之间的气体隔离。因此，可能存在所使用的多种不同的气体混合物，从而使得在同一处理室内同时在一个或多个衬底上执行的两个或更多不同的工艺，而不需要其间的大规模吹扫分离或大量阻挡。

在示例实施例中，AC供电元件可以被电介质或导电性弱的衬垫或屏蔽覆盖。在示例实施例中，衬垫或屏蔽可以具有中等的热膨胀系数。这种衬垫可以防止气体由于与冷表面接触而冷却。这有助于维持电极与绕组之间的恒定间隙。在某些实施例中，这种屏蔽或衬垫还可以倾向于稳定等离子体的功率密度均匀性。

示例实施例还可以使得保持在每个AC供电元件与衬底之间的等离子体主要地依赖于从该元件注入的功率。这使得可以实现贴近不同的带电元件的很大程度上独立的等离子体功率密度变化，并且当连同用于每个PGU的气体化学作用的独立性而使用时，不同PGU或处理区内的衬底上的同时工艺的基本上独立的变化成为可能。这可以用于促进和实现更经济的多层结构沉积或衬底的集成顺序处理。

尽管已经参考示例实施例描述了本发明，但应当意识到，参考一幅图而描述的特定组件或配置在适当时可以等同地与在另一幅图中所描述的配置一起使用。对这些示例的任何描述并非旨在限制本发明，因为在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行改变和修改。

Claims (241)

1.一种用于衬底的等离子体处理的装置，包括：

电源；

包括至少两个电极的至少一个等离子体生成单元(PGU)，包括至少第一电极和第二电极，其中所述第一电极是耦合到所述电源的带电电极；

支撑，用于将所述衬底定位为使得所述衬底的第一侧贴近所述PGU；以及

至少一个进气口和至少一个排气口，配置为提供在所述第一电极与所述第二电极之间以及在所述第一电极与所述衬底之间的气流；

其中所述电极中的每一个具有长度和宽度，其中每个相应电极的长度至少为所述相应电极的宽度的四倍；

其中所述第一电极和所述第二电极相对于彼此定位从而使得在所述第一电极与所述第二电极之间的最小距离小于所述第一电极的宽度，并且

其中将所述第一电极定位为使得从所述第一电极到所述衬底的最小距离小于所述第一电极的宽度。

2.根据权利要求1的装置，其中所述第二电极是接地的。

3.根据权利要求1的装置，其中所述第二电极是耦合到所述电源的带电电极。

4.根据权利要求1的装置，其中从所述第一电极到所述衬底的最小距离小于大约15mm。

5.根据权利要求1的装置，其中从所述第一电极到所述第二电极的最小距离小于大约15mm。

6.根据权利要求1的装置，其中每个电极的宽度至少为1cm。

7.根据权利要求1的装置，其中：

所述第一电极具有面向所述衬底的所述第一侧的前表面；

所述第一电极具有均基本上垂直于所述前表面的第一侧表面和第二侧表面；以及

所述第二电极具有基本上平行于所述第一电极的所述第一侧表面的第一侧表面。

8.根据权利要求1的装置，其中所述前表面基本上平行于所述衬底的所述第一侧。

9.根据权利要求1的装置，其中所述第一侧表面和所述第二侧表面基本上垂直于所述衬底的所述第一侧。

10.根据权利要求1的装置，其中对准所述第一电极和所述第二电极从而使得它们基本上沿其长度平行。

11.根据权利要求1的装置，其中所述第一电极的所述前表面的边缘是倒圆的，具有大于大约1mm的曲率半径。

12.根据权利要求1的装置，其中将所述进气口定位为注入气体到在所述第一电极与所述第二电极之间的区域中。

13.根据权利要求1的装置，其中所述进气口形成在所述第一电极的面向所述第二电极的一侧。

14.根据权利要求1的装置，其中所述进气口和所述排气口配置为在所述第一电极与所述衬底之间引起气流并且沿所述PGU的所述电极中的至少一个的一侧远离所述衬底而排出气体。

15.根据权利要求1的装置，其中所述进气口贴近所述第一电极的第一侧并且所述排气口贴近所述第一电极的第二侧。

16.根据权利要求15的装置，进一步包括第二进气口，形成在所述第一电极的表面中，用于将直接来自所述第一电极的处理气体注入到在所述第一电极与所述衬底之间的等离子体中。

17.根据权利要求1的装置，其中所述进气口形成在所述第一电极中，并且其中所述第一电极包括至少两个储气罐，以及混合歧管，所述混合歧管具有耦合到所述储气罐之一的第一气体源和耦合到另一个储气罐的第二气体源。

18.根据权利要求1的装置，其中所述第一电极包括两个储气罐，所述两个储气罐基本上伸长了所述第一电极的长度，并且气体被从单独可控的源供应到每个储气罐中。

19.根据权利要求1的装置，进一步包括供气系统和真空泵，配置为在处理所述衬底期间将气压维持在大约400帕斯卡与10,000帕斯卡之间的范围内。

20.根据权利要求19的装置，其中所述供气系统耦合到所述进气口并且所述真空泵耦合到所述排气口。

21.根据权利要求19的装置，其中所述供气系统向所述进气口提供第一气体并提供第二气体通过下游进气口，其中所述第二气体包括气体混合物，所述气体混合物包括氢和选自包括硅烷和乙硅烷的组的气体。

22.根据权利要求19的装置，其中注入到所述PGU中的气体总量在所述第一电极的每米长度每分钟0.2标准升与所述第一电极的每米长度每分钟20标准升之间。

23.根据权利要求19的装置，其中选择由所述供气系统供应的气体以沉积硅层。

24.根据权利要求19的装置，其中由所述供气系统供应的气体选自包括以下内容的组：氦、氩、硅烷、乙硅烷和氢。

25.根据权利要求19的装置，其中选择由所述供气系统供应的气体以沉积氮化硅层。

26.根据权利要求19的装置，其中选择由所述供气系统供应的气体以沉积氧化硅层。

27.根据权利要求1的装置，其中所述电源配置为提供选自包括RF、VHF和UHF功率的组的功率。

28.根据权利要求1的装置，其中所述第二电极是耦合到所述电源的带电电极，并且其中供应给每个电极的电流具有几乎相同的量值和极性。

29.根据权利要求1的装置，其中所述PGU进一步包括分流器。

30.根据权利要求1的装置，进一步包括衬垫，所述衬垫至少贴近所述第一电极的面向所述衬底的前表面并且所述衬垫的厚度和到所述电极的所述前表面的间隙在所述前表面的大部分之上基本上恒定。

31.根据权利要求30的装置，其中所述衬垫在形成等离子体的区域中基本上覆盖第一电极的表面。

32.根据权利要求30的装置，其中所述衬垫与所述电极之一的表面隔开在大约0.02mm与1.0mm之间的范围内的距离。

33.根据权利要求1的装置，其中所述第一电极至少部分地被衬垫覆盖，所述衬垫与所述第一电极的表面隔开，并且所述衬垫具有与所述第一电极的足够小的间隔从而使得在衬垫与所述第一电极之间的体积中不形成等离子体。

34.根据权利要求33的装置，其中所述衬垫包括选自包括石英、矾土、AlON、蓝宝石或其他陶瓷材料的组的材料。

35.一种用于衬底的等离子体处理的装置，包括：

处理室；

支撑，用于将所述衬底定位在用于处理的处理室中；

多个等离子体生成单元(PGU)，其中每个PGU至少包括第一电极和至少一个其他元件，其中在所述第一电极与所述其他元件之间形成第一间隙并且在所述第一电极与所述衬底之间形成第二间隙；

供气系统和排气系统，配置为引起通过用于每个PGU的第一间隙和第二间隙的气流；以及

电源系统，配置为向每个PGU的第一电极提供交流电(AC)功率从而使得等离子体被保持在用于每个PGU的所述第一间隙和所述第二间隙中；

其中每个PGU的所述第一电极具有长度和宽度，其中每个相应第一电极的长度至少为所述相应第一电极的宽度的四倍；以及

其中将每个PGU的所述第一电极定位为使得所述第二间隙小于所述第一电极的宽度。

36.根据权利要求35的装置，其中所述多个PGU至少包括三个PGU。

37.根据权利要求35的装置，其中对准PGU从而使得每个PGU的所述第一电极基本上平行于其他PGU中的每一个的所述第一电极。

38.根据权利要求35的装置，其中每个相应PGU与邻近PGU隔开小于所述相应PGU的所述第一电极的宽度的距离。

39.根据权利要求35的装置，其中每个相应PGU与邻近PGU隔开在大约5毫米与20毫米之间的范围内的距离。

40.根据权利要求35的装置，其中每个PGU的所述其他元件是耦合到所述电源的第二电极。

41.根据权利要求35的装置，其中从每个相应PGU的所述第一电极到所述相应PGU的所述其他元件的最小距离小于所述相应PGU的所述第一电极的宽度。

42.根据权利要求35的装置，其中所述供气系统包括用于每个PGU的至少一个进气口，并且所述排气系统包括用于每个PGU的至少一个排气口。

43.一种用于衬底的等离子体处理的装置，包括：

处理室；

支撑，用于将所述衬底定位在用于处理的所述处理室中；

在所述处理室中的第一电极，所述第一电极具有面向所述衬底的前表面和至少第一侧表面，其中在所述第一电极的所述前表面与所述衬底之间形成第一间隙并且在所述电极的所述第一侧表面与所述处理室中的至少一个其他表面之间形成第二间隙；

供气系统和排气系统，配置为引起通过所述第一间隙和所述第二间隙的气流；以及

电源系统，配置为向所述第一电极提供交流电(AC)功率从而使得等离子体被保持在所述第一间隙和所述第二间隙中；

其中所述第一电极具有长度和宽度，其中所述第一电极的长度至少为所述第一电极的宽度的四倍；以及

其中将所述第一电极定位为使得所述第一间隙和所述第二间隙均小于所述第一电极的宽度。

44.根据权利要求43的装置，其中所述其他表面是第二电极的侧表面。

45.根据权利要求43的装置，其中从所述第一电极到所述衬底的最小距离小于大约15mm。

46.根据权利要求43的装置，其中从所述第一电极到所述其他表面的最小距离小于大约15mm。

47.根据权利要求43的装置，其中所述第一电极的所述第一侧表面基本上垂直于所述第一电极的所述前表面，并且其中所述第一电极的所述第一侧表面基本上平行于所述处理室中的所述其他表面。

48.根据权利要求43的装置，其中所述供气系统和所述排气系统配置为在所述第一电极与所述衬底之间引起气流并且沿所述第一电极的侧远离所述衬底而排出气体。

49.根据权利要求43的装置，其中所述供气系统配置为沿所述第一电极的侧供应气体，该气体流向所述衬底然后在所述第一电极与所述衬底之间流动。

50.根据权利要求49的装置，其中所述排气系统配置为沿所述第一电极的第二侧远离所述衬底而排出气体。

51.根据权利要求43的装置，其中所述供气系统配置为通过所述第一电极的所述前表面供应气体，并且所述排气系统配置为沿所述第一电极的侧远离所述衬底而排出气体。

52.根据权利要求51的装置，其中所述排气系统还配置为沿所述第一电极的第二侧远离所述衬底而排出气体。

53.根据权利要求52的装置，其中所述第一电极的所述第一侧表面和所述第二侧表面基本上垂直于所述第一电极的所述前表面。

54.根据权利要求43的装置，其中所述供气系统包括用于贴近所述第一电极的所述第一侧注入气体的第一进气口以及用于通过所述第一电极的所述前表面注入气体的至少第二进气口。

55.根据权利要求43的装置，进一步包括供气系统和真空泵，配置为在处理所述衬底期间将气压维持在大约400帕斯卡与10,000帕斯卡之间的范围内。

56.根据权利要求43的装置，其中所述电源配置为以在大约1MHz与82MHz之间的的范围内的频率向所述第一电极提供功率。

57.根据权利要求43的装置，进一步包括贴近所述第一电极的至少前表面的电介质衬垫。

58.根据权利要求57的装置，其中所述电介质衬垫在所述电极的所述前表面的区域的大部分之上具有到所述电极的所述前表面的基本上恒定的间隙和基本上恒定的厚度。

59.一种用于衬底的等离子体处理的装置，包括：

处理室；

支撑，用于将所述衬底定位在用于处理的所述处理室中；

所述处理室中的多个电极，每个电极具有面向所述衬底的前表面和至少第一侧表面，其中在相应第一电极的所述前表面与所述衬底之间形成第一间隙；

供气系统和排气系统，配置为通过在每个相应电极与所述衬底之间的所述第一间隙并且沿每个电极的所述第一侧表面引起气流；以及

电源系统，配置为向每个电极提供交流电(AC)功率从而使得等离子体被保持在每个相应电极与所述衬底之间的所述第一间隙中；

其中每个电极具有长度和宽度，其中每个相应电极的长度至少为所述相应电极的宽度的四倍；

其中将每个电极定位为使得在每个相应电极与所述衬底之间的所述第一间隙小于所述相应电极的宽度；以及

其中每个相应电极与邻近电极隔开小于所述相应电极的宽度的距离。

60.根据权利要求59的装置，其中所述多个电极至少包括三个电极。

61.根据权利要求59的装置，其中在每个相应电极与所述邻近电极之间的距离小于大约15mm。

62.根据权利要求59的装置，进一步包括在所述电极中的至少一个与邻近电极之间的接地元件。

63.根据权利要求59的装置，进一步包括在所述电极中的至少一个与邻近电极之间的电介质元件。

64.根据权利要求59的装置，其中从每个电极到所述衬底的最小距离小于大约20mm。

65.根据权利要求59的装置，其中所述供气系统和所述排气系统配置为在每个相应电极与邻近电极之间引起气流。

66.根据权利要求59的装置，其中所述供气系统和所述排气系统配置为沿每个相应电极的侧之一供应气体并且沿所述相应电极的另一侧排气。

67.根据权利要求59的装置，进一步包括供气系统和真空泵，配置为在处理所述衬底期间将气压维持在大约400帕斯卡与10,000帕斯卡之间的范围内。

68.根据权利要求59的装置，其中所述支撑形成贴近所述衬底的多个进气口和贴近所述衬底的多个排气口，其中所述支撑中的相应进气口中的每一个具有小于大约1mm的跨所述相应进气口的尺寸，并且其中所述支撑中的相应出气口中的每一个具有小于大约1mm的跨所述相应出气口的尺寸。

69.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述支撑通过量值小于10欧姆的阻抗接地。

70.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述支撑包括导电材料。

71.根据前述权利要求中任一项的装置，其中从每个相应电极到所述衬底的最小距离在大约5毫米与15毫米之间的范围内。

72.根据前述权利要求中任一项的装置，其中从所述第一电极到所述第二电极的最小距离在大约5毫米与15毫米之间的范围内。

73.根据前述权利要求中任一项的装置，其中第一电极和所述第二电极均具有高度，并且其中每个相应电极的长度至少为所述相应电极的高度的四倍。

74.根据前述权利要求中任一项的装置，其中每个电极的高度至少为1cm。

75.根据前述权利要求中任一项的装置，其中每个电极的高度至少为2cm。

76.根据前述权利要求中任一项的装置，其中每个电极的宽度至少为2cm。

77.根据前述权利要求中任一项的装置，其中每个电极的宽度至少为5cm。

78.根据前述权利要求中任一项的装置，其中每个电极的长度至少为30cm。

79.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述第一电极的长度大于跨所述衬底的第一表面的距离。

80.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述第一电极具有第一侧表面并且所述第二电极具有面向所述第一电极的所述第一侧表面的第一侧表面，其中在所述第一电极的所述第一侧表面与所述第二电极的所述第一侧表面之间的距离沿其长度基本上恒定。

81.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述进气口形成在所述第一电极的面向所述衬底的前表面中。

82.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述排气口贴近所述第二电极的与所述第一电极相对的一侧。

83.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述进气口和排气口配置为基本上在一个方向上和所述衬底邻近且平行地在所述第一电极与所述衬底之间引起处理气流。

84.根据前述权利要求中任一项的装置，其中将所述进气口定位为在所述第一电极与所述第二电极之间注入气体，并且其中在所述第一电极中形成多个附加进气口。

85.根据前述权利要求中任一项的装置，进一步包括用以向所述附加进气口提供气体的气体源，其中所述气体源配置为通过所述附加进气口向所述等离子体供应处理气体的混合物。

86.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述第一电极包括混合歧管，所述混合歧管经由所述第一电极的面向所述衬底的前表面中的成排小孔供应气体。

87.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述第一电极具有第一歧管和第二歧管，其中从与所述第一歧管的距离渐增的成排的孔注入的气体混合物具有逐渐减少的来自所述第一歧管的气体和逐渐增加的来自所述第二歧管的气体。

88.根据前述权利要求中任一项的装置，进一步包括在所述第一进气口下游的第二进气口。

89.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述第一进气口在所述第一电极与所述第二电极之间，并且所述第二进气口形成在所述第一电极的面向所述衬底的前表面中。

90.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述供气系统配置为向在所述第一电极与所述第二电极之间的所述进气口提供第一气体并且向所述第一电极中的气体分配系统提供第二气体。

91.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述第一气体包括氮。

92.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述硅层是非晶体的。

93.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述硅层是纳米晶体或微晶体。

94.根据前述权利要求中任一项的装置，其中选择由所述供气系统供应的气体以沉积选自包括锌、铝或锡的组的材料。

95.根据前述权利要求中任一项的装置，其中提供给所述PGU的总气流在所述第一电极的每米长度每分钟大约0.3升与所述第一电极的每米长度每分钟大约5升之间。

96.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述电源提供交流电(AC)功率。

97.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述第二电极是耦合到所述电源的带电电极，并且其中供应给所述第二电极的电流具有与提供给所述第一电极的功率几乎相同的量值和基本上相反的极性。

98.根据前述权利要求中任一项的装置，其中提供给所述第一电极和所述第二电极的功率基本上同相。

99.根据前述权利要求中任一项的装置，其中提供给所述第一电极和所述第二电极的功率基本上异相。

100.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述电源配置为在大约1MHz与150MHz之间的频率范围内向所述第一电极提供rf或VHF功率。

101.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述电源配置为以小于大约50MHz的频率向所述第一电极提供功率。

102.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述第一电极具有面向所述衬底的前表面，并且其中所述电源向所述第一电极提供功率，从而使得用于所述第一电极的平均功率密度至少为每平方厘米前表面0.2瓦特并且小于每平方厘米前表面大约10瓦特。

103.根据前述权利要求中任一项的装置，其中以每立方厘米瓦特数为单位的功率密度除以在所述PGU的所述电极之间以及在所述第一电极与所述衬底之间的总体积上求平均的压力在大约0.1瓦特/cm³/千帕斯卡到10瓦特/cm³/千帕斯卡的范围内。

104.根据前述权利要求中任一项的装置，其中在所述第一电极与所述第二电极之间的间隙中的功率密度和等离子体密度的比率相对于在所述第一电极与所述衬底之间的间隙中的功率密度和等离子体密度的比率在大约0.1与10.0的范围内。

105.根据前述权利要求中任一项的装置，其中用于所述衬底的所述支撑具有接地的阻抗，所述阻抗在提供给所述第一电极的电源的频率处小于大约10欧姆。

106.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述电源以大于所述电极的面向所述衬底的前表面的每平方厘米面积1瓦特的密度向所述第一电极提供功率。

107.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述电源配置为向所述第一电极提供功率从而使得在所述第一电极与所述衬底之间的区域中形成等离子体放电，并且其中所述PGU配置为使得所述等离子体放电的电抗性阻抗小于所述等离子体放电的电阻性阻抗。

108.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述等离子体放电的所述电抗性阻抗至多为所述等离子体放电的所述电阻性阻抗的三分之一那么小。

109.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述电源配置为向所述第一电极提供功率从而使得在所述第一电极与所述第二电极之间的区域中形成等离子体放电，并且其中所述PGU配置为使得所述等离子体放电的电抗性阻抗小于所述等离子体放电的电阻性阻抗。

110.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述等离子体放电的所述电抗性阻抗至多为所述等离子体放电的所述电阻性阻抗的十分之一那么小。

111.根据前述权利要求中任一项的装置，其中将所述进气口定位为在所述第一电极与所述第二电极之间注入气体，并且将所述排气口定位为在所述第一电极与所述分流器之间排气。

112.根据前述权利要求中任一项的装置，其中将所述进气口定位为在所述分流器与所述PGU的所述电极中的至少一个之间注入气体从而使得所述气体流向所述衬底。

113.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述PGU进一步包括至少两个分流器。

114.根据前述权利要求中任一项的装置，进一步包括定位为在所述至少两个分流器之间注入气体的第二进气口。

115.根据前述权利要求中任一项的装置，进一步包括在所述第一电极与所述第二电极之间的分流器。

116.根据前述权利要求中任一项的装置，其中将所述进气口定位为在所述第一电极与所述分流器之间注入气体从而使得所述气体在流入在所述第一电极与所述衬底之间的区域之前被激活。

117.根据前述权利要求中任一项的装置，其中从所述分流器到所述衬底的最小距离在大约0.05毫米与3毫米之间的范围内。

118.根据前述权利要求中任一项的装置，其中将所述进气口定位为在所述第一电极的第一侧注入气体，并且将所述排气口定位为经由在所述第一电极的第二侧与贴近所述第一电极的所述第二侧的分流器之间的间隙排气。

119.根据前述权利要求中任一项的装置，其中从所述分流器到所述衬底的最小距离小于从所述第一电极到所述衬底的最小距离。

120.根据前述权利要求中任一项的装置，其中从所述分流器到所述衬底的最小距离小于从所述第一电极到所述衬底的最小距离的一半。

121.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述分流器具有长度和宽度，其中所述分流器的长度大于所述分流器的宽度的三倍。

122.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述分流器的长度大于所述分流器的高度的三倍。

123.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述分流器的宽度小于所述第一电极的宽度。

124.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述分流器的宽度小于所述第一电极的宽度的一半。

125.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述分流器的宽度在大约2mm与10mm之间的范围内。

126.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述分流器包括电介质材料。

127.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述分流器包括导电材料。

128.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述分流器是浮置的。

129.根据前述权利要求中任一项的装置，进一步包括基本上覆盖所述第一电极和所述第二电极的表面的衬垫。

130.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述衬垫包括石英。

131.根据前述权利要求中任一项的装置，其中，在所述衬垫与所述第一电极的面向所述衬底的前表面之间的间隙小于大约5mm，并且在所述衬垫与所述衬底之间的最小距离在大约5mm与15mm之间的范围内。

132.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述衬垫对于从所述第一电极流动到所述等离子体的气体是可渗透的。

133.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述衬垫包括电介质材料。

134.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述衬垫包括选自包括硅和碳化硅的组的材料。

135.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述衬垫包括诸如硅的导电性差的材料。

136.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述衬垫包括如下材料，对于由所述电源供应给所述第一电极的功率的频率，所述材料的趋肤深度大于所述衬垫的厚度。

137.根据前述权利要求中任一项的装置，其中在所述第一电极的被所述衬垫覆盖的区域的大部分之上，在所述第一电极与所述衬垫之间的间隙小于大约1毫米并且大于大约0.02mm。

138.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述电极中的每一个基本上被电介质衬垫覆盖，从而使得相应电极不直接暴露于形成等离子体的区域。

139.根据前述权利要求中任一项的装置，其中在所述衬垫与所述衬底之间的最小距离小于大约15mm。

140.根据前述权利要求中任一项的装置，其中在所述衬垫与所述衬底之间的最小距离在大约5mm与10mm之间的范围内。

141.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述衬垫在所述衬垫的面向所述衬底的区域的大部分之上具有基本上恒定的厚度。

142.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述衬垫在所述衬垫的面向所述衬底的区域的大部分之上与所述第一电极隔开基本上恒定的距离。

143.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述PGU配置为使得在处理期间所述PGU的暴露于等离子体的全部表面被维持为高于大约100℃。

144.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述PGU配置为生成温度高于大约100℃的等离子体并且将所述气体的温度维持为高于大约100℃，直到所述气体通过所述排气口被排出为止。

145.根据前述权利要求中任一项的装置，进一步包括贴近所述衬底的加热器。

146.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述加热器配置为将所述衬底加热到低于大约200℃的温度。

147.根据前述权利要求中任一项的装置，其中选择所述气体以沉积氮化硅或氧化硅，并且所述加热器配置为将所述衬底加热到低于大约200℃的温度。

148.根据前述权利要求中任一项的装置，其中选择所述气体以沉积氮化镓，并且所述加热器配置为将所述衬底加热到低于大约200℃的温度。

149.根据前述权利要求中任一项的装置，其中在每个相应PGU与邻近PGU之间的距离沿所述相应PGU的长度基本上恒定。

150.一种用于衬底的等离子体处理的方法，包括：

提供处理室中的第一电极，其中所述第一电极具有长度和宽度并且其中所述长度至少为所述宽度的四倍；

定位贴近所述第一电极的衬底从而使得在所述第一电极的前表面与所述衬底之间形成第一间隙，其中所述第一间隙小于所述第一电极的所述宽度；

使气体流动通过在所述第一电极的所述前表面与所述衬底之间的所述第一间隙并且使所述气体沿所述第一电极的至少一侧流动；

在处理所述衬底期间将所述处理室中的所述气体的压力维持在大约400帕斯卡与10,000帕斯卡之间；以及

向所述第一电极提供交流电(AC)功率以保持在所述第一电极的所述前表面与所述衬底之间的区域中的等离子体放电。

151.根据权利要求150的方法，进一步包括将等离子体放电保持在贴近所述第一电极的侧的区域中。

152.根据权利要求150的方法，其中从所述第一电极到所述衬底的最小距离小于大约20mm。

153.根据权利要求150的方法，其中沿所述第一电极的侧的气流在基本上横向于所述衬底的表面的方向上。

154.根据权利要求150的方法，其中沿所述第一电极的侧的气流在基本上垂直于所述衬底的表面的方向上。

155.根据权利要求150的方法，其中通过所述第一间隙的气流基本上平行于所述衬底的表面。

156.根据权利要求150的方法，其中沿所述第一电极的侧远离所述衬底而排出气体。

157.根据权利要求150的方法，其中沿所述第一电极的侧朝向所述衬底而供应气体。

158.根据权利要求157的方法，其中沿所述第一电极的不同侧远离所述衬底而排出气体。

159.根据权利要求150的方法，其中通过所述第一电极的所述前表面并且朝向所述衬底供应气体，并且沿所述第一电极的侧远离所述衬底而排出气体。

160.根据权利要求150的方法，进一步包括在第一位置处将第一气体注入到气流中并且在所述第一位置下游的第二位置处将第二气体注入到气流中。

161.根据权利要求160的方法，进一步包括在所述第二位置处注入所述第二气体之前激活贴近所述电极的侧的所述第一气体。

162.根据权利要求160的方法，其中所述第一气体包括选自包括氮和氨的组的气体。

163.根据权利要求160的方法，其中所述第一气体包括选自包括氧和氧化亚氮的组的气体。

164.根据权利要求163的方法，其中所述第二气体包括选自包括硅烷和乙硅烷的组的气体。

165.根据权利要求160的方法，其中所述第二位置是形成在所述第一电极中的进气口。

166.根据权利要求150的方法，其中所述气体围绕所述第一电极的至少三个表面流动。

167.根据权利要求150的方法，其中所述压力高于大约1000帕斯卡。

168.根据权利要求150的方法，进一步包括在所述衬底上沉积氮化硅。

169.根据权利要求150的方法，进一步包括在所述衬底上沉积氧化硅。

170.根据权利要求150的方法，进一步包括在所述衬底上沉积非晶硅。

171.根据权利要求150的方法，进一步包括在所述衬底上沉积微晶或纳米晶硅。

172.根据权利要求150的方法，进一步包括将衬垫定位在所述第一电极与所述等离子体之间。

173.根据权利要求172的方法，其中所述衬垫基本上覆盖所述第一电极的所述前表面，并且在所述前表面的大部分之上具有基本上恒定的厚度和到所述电极的间隙。

174.一种用于在衬底上沉积多个层的方法：

提供至少两组等离子体生成单元(PGU)；

其中第一组至少包括一个PGU并且第二组至少包括一个PGU；

在所述两组PGU之下线性地移动衬底；

使用所述第一组PGU沉积第一层；

使用所述第二组PGU在所述第一层之上沉积第二层，其中所述第二层包括与所述第一层不同的材料。

175.根据权利要求174的方法，其中一次在所述衬底上沉积多于一个层。

176.根据权利要求174的方法，其中跨所述衬底的距离大于所述第一组PGU的宽度。

177.根据权利要求176的方法，进一步包括在完成在所述衬底上沉积第一层之前，开始在所述衬底的至少一部分上沉积所述第二层。

178.根据权利要求174的方法，进一步包括使用第三组PGU沉积第三层，其中所述第三组至少包括一个PGU并且所述第二组具有比所述第一组或所述第三组更多的PGU，并且其中所述第一层是具有第一类型掺杂的硅层，所述第二层是本征硅层并且所述第三层是具有第二类型的掺杂的硅层。

179.根据权利要求178的方法，其中所述第一类型掺杂是p型并且所述第二类型掺杂是n型。

180.根据权利要求174的方法，其中每个PGU至少包括带电的第一电极，其中每个PGU的所述第一电极具有长度，所述长度至少为所述相应第一电极的宽度的四倍。

181.根据权利要求174的方法，其中在每个PGU与所述衬底之间的最小距离小于大约20mm。

182.根据权利要求174的方法，其中在同一室内同时沉积所述第一层和所述第二层，并且其中存在至少一个PGU在所述第一组PGU与所述第二组PGU之间提供惰性气体。

183.根据权利要求174的方法，其中每个PGU至少包括带电的第一电极，所述方法进一步包括使气体在每个PGU的所述第一电极与所述衬底之间流动并且使所述气体沿每个PGU的所述第一电极的至少一侧流动。

184.一种用于衬底的等离子体处理的装置，包括：

被供应有rf或VHF功率并定位在要处理的所述衬底的第一侧附近的至少一个电极，以及邻近所述衬底或载体的第二相对侧的至少一个中性或接地电极，其中

所述带电电极中的至少一个至少部分地被衬垫覆盖，所述衬垫与所述电极的所述表面隔开，并且所述衬垫具有与所述电极的足够小的间隔从而使得在电极与衬垫之间的体积中不形成等离子体；以及

该衬垫使得来自所述电极的电能能够经过其自身以在所述衬垫与所述衬底之间或者在所述衬垫与邻近电极或可以覆盖它的衬垫的面向表面之间形成等离子体。

185.根据权利要求184的装置，其中在被所述衬垫覆盖的区域的大部分之上，所述气压高于大约400帕斯卡并且在电极与衬垫之间的所述间隙小于大约1毫米并且大于大约0.02mm。

186.一种用于移动通过具有至少一个PGU的处理室的单独或连续带状衬底的基于等离子体的处理的方法，包括：

提供伸长的等离子体生成单元(PGU)的元件，并且其中

将每个元件定位为使得邻近元件之间的最小间隙以及从每个元件到所述衬底的间隙两者都小于该元件的高度或小于其宽度或这两者，并且所有该最小间隙都小于或者为大约15mm，

以大于大约400帕斯卡和小于或者为大约10,000帕斯卡的操作气压提供气体；以及

使用所述PGU从用于处理所述衬底的气体生成等离子体。

187.根据权利要求186的方法，其中存在电介质衬垫覆盖全部电极从而使得没有电极直接暴露于等离子体。

188.根据权利要求186的方法，其中存在多个PGU，所述PGU配置为彼此平行并沿其长维度对准并且它们之间的间隙小于邻近PGU的带电电极的宽度。

189.根据权利要求186的方法，其中每个PGU中存在一个带电电极，并且气体注入到贴近在该带电电极的一侧的所述衬底的等离子体中并经由在该电极与在该电极的另一侧的分流器之间的间隙排出。

190.根据权利要求186的方法，其中气体注入到贴近在PGU中的带电电极的一侧的所述衬底的等离子体中并通过在该电极与在该电极的另一侧的邻近PGU的电极之间的间隙排出。

191.一种用于在单独或连续带状衬底移动通过具有多个PGU的室时对其进行等离子体增强处理的方法，包括：

提供长度远大于其宽度或高度或这两者的电极，以及

在所述电极之间提供气体；

由所述气体形成等离子体；

由所述等离子体沉积具有两层或更多层的化学汽相沉积(CVD)膜，其中

在所述室内在衬底上由所述等离子体连续且同时地沉积所述两层或更多层，并且单独PGU或成组PGU各自沉积不同的层。

192.根据权利要求191的方法，其中所执行的处理包括沉积用于多结薄膜光伏器件的全部含硅层，每个结包括p型、n型和本征吸收体层。

193.根据权利要求191的方法，其中所执行的处理包括硅薄膜的CVD，其中至少一个本征吸收体层由纳米晶体硅构成。

194.根据权利要求191的方法，其中为了制造光伏器件，沉积包含硅的层和包含金属氧化物的层两者。

195.根据权利要求191的方法，其中分配更多的PGU来沉积层，因为该层的厚度包括全部层的总厚度的更大的百分比。

196.根据权利要求191的方法，其中沉积掺杂的和无掺杂的非晶硅层。

197.一种用于在单独或连续带状衬底移动通过处理室内的多个PGU时对其进行等离子体增强处理的装置，其中：

所述PGU的电极以及其他元件所具有的长度远大于其宽度或高度或这两者，以及

所述处理包括包含至少两层的膜的化学汽相沉积(CVD)，其中沉积在一层中的某些元件基本上被排除在至少一个邻接层之外，以及

全部层的沉积在所述装置内同时进行，其中分配单独PGU或成组PGU以沉积所述不同层中的每一个。

198.根据权利要求197的方法，其中所执行的处理包括用于多结光伏器件的全部含硅层的沉积，每个结包括p型、n型和本征吸收体层。

199.根据权利要求197的方法，其中至少一个本征吸收体层由纳米晶体硅构成。

200.根据权利要求197的方法，为了制造光伏器件，其中沉积包含硅的层和包含金属氧化物的层两者。

201.根据权利要求197的方法，其中沉积掺杂的和无掺杂的非晶硅层。

202.一种用于邻近于接地或中性支撑所支撑的单独或连续衬底的等离子体处理的方法，其中

至少一个PGU被支撑为接近于所述衬底的第一侧，并且

每个PGU中的至少一个带电电极是伸长的从而使得其宽度和高度远小于其长度，并且

在电极与所述衬底之间的最小间隙小于所述带电电极的所述宽度，并且

反应器中的操作气压大于1000帕斯卡并且小于10,000帕斯卡。

203.根据权利要求202所述的方法，其中在带电电极或者在其上的衬垫的面向表面与所述衬底之间的最小间隙小于或者为大约15mm。

204.根据权利要求202所述的方法，其中存在多个PGU，粗略地沿其长维度平行并且彼此隔开小于带电电极的宽度，所述多个PGU被支撑为接近于所述衬底的第一侧。

205.根据权利要求202所述的方法，其中存在多个PGU并且每个PGU具有至少一个电极和一个分流器。

206.根据权利要求202的方法，其中所述气压高于大约3千帕斯卡，并且在覆盖电极的衬垫的面向等离子体的表面之间的最小间隙在5毫米与10毫米之间，并且在覆盖带电电极的衬垫的面向等离子体的表面与所述衬底之间的间隙在5mm与10mm之间。

207.根据权利要求202的方法，其中所执行的处理是沉积用于光伏或TFTLCD制造的纳米晶硅。

208.一种用于单独或连续衬底的等离子体处理的方法，其中

具有两个带电电极的至少一个PGU既在这种电极之间又在电极与衬底之间的体积内生成等离子体，并且

其中衬底被支撑为邻近包括中性或接地电极的接地或中性支撑结构，并且

每个带电电极是伸长的从而使得每个的宽度和高度远小于其长度并且其中在这种电极与衬底之间的间隙小于其宽度，并且

在带电电极之间注入和激活气体，并且所述气体转向为流动通过在每个带电电极与所述衬底之间的处理区。

209.一种用于使用至少一个PGU内的等离子体放电来处理单独衬底或连续滚转衬底的方法，其中

所述衬底或用于衬底的载体被支撑为邻近或非常靠近中性电极，并且

每个PGU包含至少一个带电电极，所述带电电极的长度远大于其宽度或高度，并且

这种带电电极被提供rf或VHF功率以在这种电极与至少一个邻近元件之间的间隙中形成等离子体，并且在所述带电电极与所述衬底之间的间隙中形成其功率密度可以独立地控制的等离子体，并且

其中所述等离子体区中的气压大于400帕斯卡。

210.根据权利要求209的方法，其中处理室中存在多个这种PGU，并且邻近PGU的邻近元件与基本上平行的面向表面很窄地隔开。

211.一种用于在被支撑为邻近接地或中性支撑的单独或连续衬底经过至少一个PGU时对其进行等离子体处理的方法，并且其中：

至少一个PGU的每个带电电极和全部其他元件是伸长的从而使得每个的宽度和高度远小于其长度，并且

在每个这种元件与所述衬底之间的最小间隙小于该电极宽度，并且

处理气体在带电电极与衬底之间顺序流动，然后转向为通过在该带电电极与邻近元件之间的间隙流动到室再到排气口，从而使得用于这种气流的通道的截面面积在所述处理室内流动的过程期间不会以大于3的系数增加。

212.根据权利要求211的方法，其中通过所述等离子体流动的气体在从所述处理室被排出之前不能被冷却到低于100摄氏度。

213.根据权利要求211的方法，其中在每个等离子体生成结构中存在两个带电电极。

214.根据权利要求211的方法，其中存在至少三个PGU被定位为使得它们沿其长维度平行和对准并且彼此隔开小于带电电极的宽度。

215.根据权利要求211的方法，其中向带电电极提供的ac功率在大约1MHz与大约150MHz之间的频率范围内。

216.根据权利要求211的方法，其中带电电极还用于将处理气体注入到所述等离子体中，并且在所述电极内有两个主储气罐，所述储气罐延伸基本上所述电极的长度并且从单独可控的源向每个储气罐供应气体，并且所述电极内有沿其长度连接向两个所述储气罐的混合歧管，所述混合歧管经由成排小孔向该带电电极下的等离子体供应气体。

217.一种用于在单独衬底或连续带状衬底在一系列PGU内移动时对其进行处理的方法，其中

所述PGU分隔开小于带电电极的宽度，并且

PGU内的带电电极被提供有ac功率，并且衬底被支撑在中性或接地支撑上，并且

在所述PGU的元件之间的间隙中并且在每个带电电极与所述衬底之间的间隙中生成等离子体，从而使得任何两个这种间隙中的功率密度与等离子体密度的比率在大约0.1与10.0的范围内，并且

气体被注入，在PGU的元件之间流动，然后在电极与衬底之间的等离子体中流动，然后流动远离在邻近PGU的元件之间的间隙内的所述衬底。

218.根据权利要求217所述的方法，其中用于所述衬底的所述中性支撑具有低的且可控的到地电阻抗，所述电阻抗在提供给所述带电电极的电源的频率处小于大约10欧姆。

219.根据权利要求217所述的方法，其中电极和分流器比其宽度或高度或这两者长得多。

220.根据权利要求217所述的方法，其中所述电极部分地被电介质衬垫覆盖，在其区域的大部分之上，所述电介质衬垫具有到所述电极表面的小间隙。

221.根据权利要求217的方法，其中所述处理包括沉积包含硅的一个或多个薄膜层。

222.根据权利要求217的方法，其中带电电极还用于将处理气体注入到所述等离子体中，并且在所述电极内有两个主储气罐，所述储气罐延伸基本上所述电极的长度并且从单独可控的源供应气体到每个储气罐中，并且所述电极内有沿其长度连接到两个所述储气罐的混合歧管，所述混合歧管经由成排小孔向该带电电极下的等离子体供应气体。

223.一种用于对单独或连续带状衬底的表面进行处理的装置，所述衬底相对于所述装置移动，其中

一个或多个rf或VHF带电电极，其长度远大于其宽度或高度，布置在所述衬底的第一侧附近，并且

所述衬底的第二侧或其载体由中性或接地支撑所支撑，并且

所述带电电极连接到rf或VHF功率源，其中

用于注入处理气体到所述等离子体中的至少一个这种带电电极在其内具有两个主储气罐，所述储气罐粗略地互相平行并且互相分隔开，并且

所述主歧管基本上沿着所述电极的长度，并且从单独可控的源向每个歧管供应气体，并且

同样在所述电极内的混合歧管，其沿其长度连接到两个主储气罐，并且

该歧管能够经由三排或更多排小孔向该带电电极下的所述等离子体供应气体。

224.根据权利要求223的装置，其中所述处理包括沉积包含硅的薄膜。

225.根据权利要求223的装置，其中通过间隙，所述电极与所述衬底隔开并且彼此隔开，所述间隙的最小值小于带电电极的宽度。

226.根据权利要求223所述的装置，其中来自任何一排小孔中的全部孔的气体基本上是相同的混合物，并且来自更接近于一个主储气罐的行中的孔的气体具有更大比例的来自该储气罐的气体。

227.根据权利要求223的装置，其中从与第一主歧管的距离渐增的成排的孔注入的气体混合物具有越来越少的来自所述第一主歧管的气体和逐渐增多的来自第二主歧管的气体。

228.一种用于对移动通过至少一个PGU的单独衬底或连续带状衬底的表面进行等离子体增强处理的装置，其中

至少一个PGU包含被供应有ac功率的伸长的电极，并且其中衬底被支撑在不被供电的结构上，并且

气体在邻近元件之间以及在所述元件与所述衬底之间的空间内流动，方向基本上垂直于所述元件的长维度，并且

等离子体被保持在邻近元件之间以及在所述元件与所述衬底之间的小于15毫米的一个或多个间隙中，并且。

229.一种用于对移动通过具有伸长元件的室的单独衬底或连续带状衬底的表面进行等离子体增强处理的装置，包括带电电极，其中

将rf或VHF功率供应给这种带电电极从而使得等离子体被保持在邻近元件之间以及在带电电极与所述衬底之间的间隙中，所述间隙相对于带电电极尺寸较窄，并且

其中在邻近电极之间以及在电极与衬底之间的间隙小于那些电极的宽度，并且

在邻近元件之间注入气体，所述邻近元件之一是带电电极，所述气体首先朝向所述衬底流动，然后转向为平行于其而流动，然后转向并流动远离所述衬底。

230.一种用于对移动通过一个或多个室的单独或连续带状衬底的表面进行等离子体增强处理的装置，每个室被维持为低于10,000帕斯卡的压力并且至少具有一对电极，所述电极中的至少一个是带电的，其中

每个电极对具有面向所述衬底的相对侧中的每一个的至少一个电极，并且

一个电极与在其上要发生处理的所述衬底的第一侧隔开小于大约15毫米的最小距离，并且

邻近至少一个电极对，沿衬底运动方向在其之前或之后，有一个或多个对准器，每个对准器具有一个或多个焊盘，所述焊盘具有到所述衬底的小于2毫米的间隙，并且能够供应惰性气体到这种间隙中。

231.根据权利要求230的装置，其中在衬底运动的方向上在电极对的一侧或两侧存在多个对准器，其在焊盘与衬底之间的间隙中具有气体注入器和真空排气两者。

232.根据权利要求230的装置，其中在所述衬底的每一侧存在至少两个对准器，每个对准器具有焊盘，所述焊盘在所述衬底附近的表面积大于5平方厘米。

233.一种用于对移动通过一个或多个室的单独或连续带状衬底的表面进行等离子体增强处理的装置，所述室被维持在低于15,000帕斯卡的压力，具有一个或多个PGU，其中

PGU的元件所具有的长度大于衬底在垂直于其运动方向的方向上的宽度，并且

所述PGU的元件所具有的到所述衬底的第一侧的间隙小于15毫米，并且

将一个或多个不带电的对准器定位为沿衬底运动的方向距离至少一个PGU大于10毫米，其中

这种对准器具有焊盘，所述焊盘在衬底的侧的一侧或两侧具有到所述衬底的小于2毫米的间隙，并且能够供应惰性气体到这种间隙中。

234.根据权利要求233的装置，其中邻近所述衬底的每侧存在多个焊盘。

235.根据权利要求233的装置，其中所述接地电极既供应惰性气体到在焊盘与衬底之间的间隙中，另外又在所述焊盘中提供真空泵送开口。

236.根据权利要求233的装置，在所述衬底的相对侧中的每一侧至少具有多于一个对准器，其供应气体到它们到所述衬底的相应的非常小的间隙中。

237.一种用于衬底的等离子体处理的装置：

电源；

第一电极和第二电极；

所述电源耦合到所述第一电极以向所述第一电极提供交流电功率；

在所述第一电极与所述第二电极之间的第一最小距离小于大约20mm；

在所述第一电极与要处理的所述衬底的第一表面之间的第二最小距离小于大约20mm；

配置为在所述第一电极与所述第二电极之间供应气体的气体源，所述第一电极和所述第二电极配置为当供应气体时在所述第一电极与所述第二电极之间形成等离子体；

所述第一电极配置为将所述等离子体保持在所述第一电极与要处理的所述衬底的所述表面之间；以及

所述气体源配置为在处理期间维持至少400帕斯卡的压力。

238.一种用于在低于大气压的压力下对衬底表面进行等离子体处理的方法，包括：

至少一个等离子体生成单元(PGU)，包括至少两个电极，其中至少第一电极是耦合到rf或VHF电源的电极；

其中PGU中的每个电极的长度至少等于所述衬底或衬底载体的一个维度，并且每个伸长的元件的这种长度至少为其宽度的四倍；

用于将衬底的处理表面定位在离所述rf或VHF带电电极大约5mm与大约15毫米之间的距离处的支撑；

其中在所述rf或VHF带电电极与接地之间的放电的电抗性阻抗大约比所述放电的电阻性阻抗小系数2。

239.根据权利要求238所述的用于处理衬底的方法，其中电极的表面被薄电介质衬垫覆盖，所述薄电介质衬垫具有恒定厚度并且被支撑在离所述电极恒定的距离处，在面向所述衬底的衬垫区域的大部分之上都是如此。

240.根据权利要求238所述的方法，其中由石英制成的一个或多个衬垫被支撑为离电极的表面小于大约1毫米的恒定间隙。

241.一种用于在单独或连续带状衬底移动通过具有多个PGU的室时对其进行等离子体增强处理的方法，其中每个PGU包含多于一个电极；

其中将rf或VHF功率从PGU的至少一个带电电极注入到所述等离子体中；

其中PGU的每个元件的长方向被定向为横向于衬底运动，并且其长度至少为其宽度的四倍；

其中在室内所述PGU被布置为其长边大致平行并且沿平行于所述衬底运动并垂直于所述PGU的长维度的方向彼此很窄地隔开；以及

其中从PGU的电极到邻近电极或到所述衬底的距离小于15mm；

其中在所述rf或VHF带电电极与接地之间的放电的电抗性阻抗小于所述放电的电阻性阻抗；以及

其中所述PGU内的与所述等离子体接触的表面具有倒圆的或斜削的长边缘从而使得所述PGU内的气流是层状的并且不重复循环。

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