CN105274499A - 一种单室多极型pecvd反应室 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单室多极型PECVD反应室，包括真空腔室，所述真空腔室外接真空抽气系统及真空检测系统，内部设置有一系列交错排列的接地电极板、高频电极板以及放置基片的基片架；为了保证膜层质量，真空腔室内设置有反应气体均布装置及基片加热器，反应气体种类由镀膜工艺决定。本发明采用多电极结构，有效提高了PECVD镀膜效率，并充分考虑了影响PECVD成膜质量的各种因素。此外，采用一体化设计将基片架、布气系统分别集成在电极板上，在满足PECVD镀膜工艺要求的同时又大大简化了其反应腔室结构。

Description

一种单室多极型PECVD反应室

技术领域

本发明涉及一种单室多极型PECVD反应室结构，属于真空设备尤其是真空镀膜设备领域。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是一种低温等离子体表面沉积技术，其主要特点如下：仅作用于材料表面，材料表面，常常只有几个微米或纳米量级，材料主体性能受到的影响极小；相对于传统的湿式表面处理方法具有清洁环保，节省能源等优势；可以获得一些其他方法所得不到的沉积效果，扩大了一些材料的应用领域，并提高了其使用价值。因此，低温等离子体表面沉积技术近年来受到越来越多的关注。

PECVD作为一种新型的材料表面功能薄膜沉积技术具有工艺温度低、膜层绕镀性好、薄膜应力可控制等优点，是目前制备非晶硅太阳能电池薄膜材料应用最广泛的技术。然而沉积高质量的非晶硅薄膜材料对PECVD设备性能要求很高，而传统PECVD设备存在镀膜效率低、膜层质量不高的缺陷，因此，对PECVD关键技术进行研究对于提高PECVD镀膜的质量具有重要意义，其关键技术包括反应室电场、温度场以及气流场分布。研究表明，采用平板式电极结构能有效保证反应室电场均匀性，而采用基片直接加热可以保证基片温度的均匀性。故均匀布气设计成了影响PECVD成膜质量的关键因素。

单室多极型PECVD设备结构为：一个真空室内放置多个电极板，相邻两个电极板分别接地和高频电源，电极板为垂直设置，接地电极板两面安装基片进行镀膜。这种设备可以实现多基片同时涂镀，大幅度提高了生产效率并且降低了生产成本。但是这种工业化设备等离子体范围大，内部结构复杂，若从平行于板面的方向进气，会造成镀膜区间气流分布不均匀的问题，进一步影响到成膜质量。因此，设计一种反应室结构，既能保证镀膜效率，又能保证其成膜质量是PECVD亟待解决的关键技术难题。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种单室多极型PECVD反应室，能够提高镀膜效率及成膜质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种单室多极型PECVD反应室，包括真空腔室，所述真空腔室外接真空抽气系统及真空检测系统，内部设置有一系列交错排列的接地电极板、高频电极板以及放置基片的基片架；为了保证膜层质量，真空腔室内设置有反应气体均布装置及基片加热器，反应气体种类由镀膜工艺决定。

所述真空室腔体采用立式筒体结构，材料为OCr18Ni9，腔体上部设计有真空室门，外侧接有真空抽气及检测系统，内部设计有一系列电极板、基片架、基片加热器及反应气体均布装置。

所述接地电极板及高频电极板均采用平板式结构，并交错垂直安装在真空室内，高频电极板接RF电源，接地电极板直接与真空室相连。

所述接地电极板及高频电极板均采用铝合金材料制造。

所述高频电极板同时作为气体均布装置，其内部设置有布气管路，反应气体通过电极板表面的孔均匀扩散到基片表面。

所述接地电极板同时作为基片架，其上设置有基片安装插槽，可实现基片的便捷装取。

所述基片加热器采用贴片式结构，贴装在电极板背面直接对基片进行加热，加热功率由工艺温度要求确定。

本发明的有益效果如下：

本发明采用多电极结构，有效提高了PECVD镀膜效率，并充分考虑了影响PECVD成膜质量的各种因素：采用平板电极保证电场均匀；基片直接加热保证温度均匀；设计有布气装置保证气流场均匀性。此外，采用一体化设计将基片架、布气系统分别集成在电极板上，在满足PECVD镀膜工艺要求的同时又大大简化了其反应腔室结构。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为真空腔室整体结构示意图；

图2为接地电极板结构示意图；

图3(a)为高频电极板结构示意图；

图3(b)为图3(a)内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、2所示，本发明所提供的单室多极型PECVD反应室，包括有真空腔室1，真空腔室1外接真空抽气系统及真空检测系统；内部安装有一系列交错排列的接地电极板2、高频电极板3以及放置基片的基片架2；另外，为了保证膜层质量，腔室内设置有反应气体均布装置3及基片加热器4，反应气体种类由镀膜工艺决定。

真空腔室1采用立式筒体结构，材料为OCr18Ni9，腔体上部设置有真空室门5，外侧接有真空抽气及检测系统，内部设置有一系列接地电极板2、高频电极板3、基片架2、基片加热器4及反应气体均布装置3。

接地电极板2及高频电极板3均采用平板式结构，并交错垂直安装在真空室1内，高频电极板接RF电源，接地电极板2直接与真空室1相连，接地电极板及高频电极板均采用铝合金材料制造。

图3(a)和图3(b)所示，高频电极板3可同时作为气体均布装置3使用。其内部设置有布气管路6，反应气体由进气口7进入，通过电极板表面的孔8均匀扩散到基片9表面。

接地电极板2可同时作为基片架2使用，其上设置有基片安装插槽10，可实现基片9的便捷装取。

基片加热器4采用贴片式结构，贴装在接地电极板2背面，直接对基片9进行加热，加热功率由工艺温度要求确定。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种单室多极型PECVD反应室，其特征在于，包括真空腔室，所述真空腔室外接真空抽气系统及真空检测系统，内部设置有一系列交错排列的接地电极板、高频电极板以及放置基片的基片架：为了保证膜层质量，真空腔室内设置有反应气体均布装置及基片加热器，反应气体种类由镀膜工艺决定。

2.根据权利要求1所述的单室多极型PECVD反应室，其特征在于，所述真空腔室采用立式筒体结构，材料为OCr18Ni9，腔室上部设置有真空室门。

3.根据权利要求1所述的单室多极型PECVD反应室，其特征在于，所述接地电极板及高频电极板均采用平板式结构，并交错垂直安装在真空腔室内，高频电极板接RF电源，接地电极板直接与真空腔室腔壁相连。

4.根据权利要求1所述的单室多极型PECVD反应室，其特征在于，所述接地电极板及高频电极板均采用铝合金材料制造。

5.根据权利要求1所述的单室多极型PECVD反应室，其特征在于，所述高频电极板与反应气体均布装置合而为一，其内部设置有布气管路，反应气体通过电极板表面的孔均匀扩散到基片表面。

6.根据权利要求1所述的单室多极型PECVD反应室，其特征在于，所述接地电极板与基片架合而为一，其上设置有基片安装插槽，实现基片的便捷装取。

7.根据权利要求1所述的单室多极型PECVD反应室，其特征在于，所述基片加热器采用贴片式结构，贴装在接地电极板背面，直接对基片进行加热。