TW201515529A - 電漿產生裝置 - Google Patents

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Abstract

一種用於產生電漿的裝置,其特徵在於,所包含的電感裝置被有傳導能力的包覆物包圍,所述包覆物在電漿側通過法拉第遮罩物封閉,所述包覆物與所述法拉第遮罩物以有傳導能力的方式連接,並且所述有傳導能力的包覆物與頻率發生器以有傳導能力的方式連接,並且有傳導能力的包覆物、法拉第遮罩物以及至少一個配對電極形成了電容裝置。

Description

電漿產生裝置
本發明涉及一種電漿源,其結合了以電感方式耦合以及以電容方式耦合的電漿的優點。
以電感方式耦合的電漿(ICP)在很低的電漿電勢的情況下實現了很高的離子密度。此外,也可以提供大面積的電漿。結合特別簡單的電漿產生,這可以實現電漿源的經濟的運行方式。
以電容方式耦合的電漿(CCP)由於較低的激勵溫度和旋轉溫度而具有較低的點火溫度。由於易操作性且穩定性,以電容方式耦合的電漿在大量的應用中使用,尤其是在氣溶膠或濕氣中使用,其中,其他電漿可能會熄滅。CCP耦合特別適用於為電漿中的離子加速以及針對加工過程進行提取。
因此,這兩種電漿產生方式都具有它們在技術上的優點和存在權。
在DE 103 58 505 B4中描述了一種ICP源,其具有磁極靴單元,其中,勵磁線圈佈置在極靴的槽中。極靴導致勵磁線圈的磁場在極靴下方,在設置用於電漿點火的區域中的磁場集中。在磁極靴兩側並且與其成直線地設置有其他永磁體作為多極磁體單元。在這種構造中,多極單元的磁場與以電感方式耦合的電漿重疊。所描述的構造特別適用於伸長的面式電漿源,像它們優選用於以穿通方法(Durchlaufverfahren)進行的太陽能電池製造那樣。
EP 0 908 923 B1描述了一種電漿源,其中,用於磁場在電漿室中的集中的磁體芯(鐵氧體芯)同時也用作電漿源與處理腔的聯接開口的關閉件。電漿源的優選實施方式是旋轉對稱的。沒有使用多極磁體單元以在電漿中產生惠斯勒波。
ICP源的公知結構形式不具有CCP源的有利特性。
因此,本發明的任務是提供一種集合ICP等離子源和CCP等離子源的優點的電漿源。
根據本發明,該任務利用根據請求項1的裝置來解決。有利的實施方式在從屬請求項中示出。
根據本發明的裝置的特徵在於,同時以電感方式和電容方式將能量耦入電漿中。
根據本發明設置,該裝置具有至少一個用於將能量以電感方式耦入電漿中的線圈。在此,電漿在為此設置的空間領域,即電漿室中產生。線圈優選佈置在磁極靴的槽中,其中,槽的開口(槽側)朝向電漿(電漿室)。在此,線圈優選嵌入(陶瓷)絕緣體中。由極靴和線圈組成的單元佈置在有導電能力的包覆物中,該包覆物除了線圈介面和極靴的槽側外完全包圍該單元。槽側用有導電能力的法拉第遮罩物遮蓋。該法拉第遮罩物相對電漿室封閉包覆物的內部並且與有傳導能力的包覆物傳導連接,其中,用於以電感方式耦合的線圈的磁場可以出來,但是電場被可靠地遮罩了,或者說以最大程度減小了電場穿過法拉第遮罩物。在法拉第遮罩物與磁極靴單元之間也可以置入由允許磁場穿過的材料製成的附加的絕緣板,其可以用作極靴單元的封裝件或者說保護件。這種封裝也可以相對有傳導能力的包覆物以真空密封的方式實施,以便可以避免可能進入到過程室中的污染,或者說使過程室中存在的反應氣體或氣體殘留遠離極靴單元。在此,在包覆物內部的內部空間可以形成單獨泵吸的真空空間或可以與大氣或保護氣體裝置連接。作為與法拉第遮罩物的配對件存在有配對電極,法拉第遮罩物與該配對電極一起構造出電容器單元。配對電極優選佈置在 與法拉第遮罩物對置的側上,此外還優選佈置在待處理的基底之後。在包覆物外部還佈置了有傳導能力的壁作為所謂的暗室遮蔽物,該壁與包覆物電絕緣並且除了槽側和聯接穿通部外包圍該包覆物。優選的是,暗室遮蔽物位於該單元的接地電勢上。此外優選的是,暗室遮蔽物的槽側設有由不傳導的材料製成的遮蓋物(非傳導性的遮蓋物)。暗室遮蔽物的目的是將電漿的形成限制到電漿室上。為了將能量輸入到電漿中,至少一個線圈與頻率發生器,尤其是高頻發生器連接。另一頻率發生器聯接到包覆物以及以該包覆物連接的法拉第遮罩物上。這些頻率發生器的兩個另外的極優選位於接地電勢上。
優選的是,多極磁體單元平行於一個或多個線圈地以如下方式佈置,即,使多極磁體單元的磁場與其中一個線圈的磁場在電漿上重疊。多極磁體單元優選以如下方式取向,即,使它們有助於產生所謂的惠斯勒波。惠斯勒波在電漿邊界層中沿著電漿的表面延伸並且改進了到該電漿中的能量饋入。為了實現這一點,多極磁體單元優選以彼此相互吸引的方式取向。它們與線圈的磁場一起形成一種磁瓶,其有利地包住並成形出電漿。多極磁體單元優選佈置在暗室遮蔽物之外。在此,它們優選在暗室遮蔽物旁邊,在朝向電漿室的方向上在非傳導性的遮蓋物的高度上,以用該遮蓋物封閉的方式佈置,或者在其他優選實施方式中佈置在電漿室旁邊。
因此總而言之,根據DE 103 58 505 B4的單元根據本發明具有帶朝向電漿室方向的法拉第遮罩物的包覆物,並且此外還設有暗室遮蔽物。除了根據DE 103 58 505 B4的裝置部件的以電感方式的能量耦入外還通過附加設置的包覆物或者說法拉第遮罩物(其根據DE 103 58 505 B4包圍該裝置)實現以電容方式將能量耦入電漿中。
優選的是,包覆物被冷卻。這例如借助冷卻劑導引裝置來進行。其他構件在需要時也可以設有冷卻劑導引裝置或其他對流或者說傳導的熱量匯出部。
用於以電感形式將能量耦入電漿中的ICP線圈優選成對地、直線延伸且平行分佈地設置。於是,由於對稱性的原因在線圈對的線圈的相反的端部上進行能量耦入。有利的是,在電漿產生裝置中, 多個線圈對彼此平行地佈置。然而,其他線圈配置也是可行的,例如圓形或波浪形的佈置。對於特別是伸長的構型,各單個ICP線圈都可以設有附加的能量輸送部。線圈的交錯佈置也是可行的。
法拉第遮罩物由有傳導能力的材料,優選金屬材料構成。它具有用於使ICP線圈的磁場線從包覆物出來的開口。這些開口優選平行於磁場線延伸,以便盡可能小地影響這些磁場線。因此,開口優選設計成縫隙狀。優選的實施方式將矩形的板材設置為法拉第遮罩物,其中,縫隙從板材的長側出發交替地進入到該板材中直至幾乎到達對置的側。以這種方式形成蜿蜒曲折的結構,其有助於減小或者說抑制在法拉第遮罩物中形成渦流。法拉第遮罩物的其他實施方式也是可行的,並且對於專業技術人員是能實施的,其中,重要的是用於讓磁場線出來的開口優選應平行於這些磁場線地延伸。
暗室遮蔽物是有傳導能力的並且阻止在為此設置的區域之外通過經由包覆物的以電容方式的能量輸入將專屬的電漿點火。為此,暗室遮蔽物有利地位於接地電勢上。
在法拉第遮罩物與電漿之間優選朝電漿指向地存在有非傳導性的遮蓋物(例如由石英材料或氧化鋁陶瓷製成)作為暗室遮蔽物的封閉件或作為防污染保護裝置。
形成的電漿相對於電漿處理腔的所有的壁都是在最大程度上無電勢的(potentialfrei)。
在根據本發明的裝置中,電漿的密度主要通過以電感方式的能量耦入來確定。然而,該電漿的運動(離子的加速運動)在很大程度上通過以電容方式的耦入來限定。到電漿中的ICP能量輸入和CCP能量輸入的激勵頻率和能量貢獻可以用有利的方式彼此分開地確定或者說改變。此外,相位同步的激勵也是可行的。為了供給能量可以根據現有技術使用適合的HF發生器或LF發生器(高頻發生器或低頻發生器)。以電感方式耦入的頻率優選處於100千赫茲至13.56兆赫茲的範圍內,並且在此也可以脈衝式地提供。以電容方式的耦入允許在直流(0 赫茲)到數兆赫茲的範圍內的激勵頻率,優選從40千赫茲到400千赫茲的範圍內的激勵平率。在此,也可以脈衝式地或連續地提供這些頻率。
對電漿產生裝置的氣體輸送優選以與該電漿產生裝置分開地、側向在電漿室旁邊進行。可選的是,也設置有氣體抽走部。
根據本發明的裝置以及進而所產生的電漿的尺寸是能毫無問題地縮放的。
根據本發明的裝置能夠實現電漿源的功率直至高效率區域的線性縮放,而不會導致駐波問題。為了實現最高的電漿密度不需要像根據利用甚高頻的現有技術在平行板單元中所需那樣的高頻技術。
根據本發明的裝置優選在5*10-4豪巴至0.1豪巴的壓強範圍內使用。
根據本發明的電漿產生裝置的有利應用在於太陽能電池生產。在此,面式伸展的基底或者說佈置在其上的層通常受到電漿處理。在此,要麼使基底運動穿過處理腔要麼將基底佈置在這種處理腔中。特別有利的是,等離子體產生裝置在必要時運動的基底的整個寬度上提供均勻的電漿。因此有利的是,將線圈的尺寸與待處理的基底的尺寸相適配,並且線圈實施成至少與在其下方運動的基底寬度一樣長。有利的是,線圈的長度超過基底的寬度一些,以便抑制邊緣效應。
另一應用領域在塗層中,更優選在面式體或者說膜中。
由於以電感方式的能量輸入除了法拉第遮罩物和暗室遮蔽物外也能夠穿過處理腔的壁的有利特性,該裝置可以佈置在處理腔內部,其中,多極磁體單元可以佈置在處理腔外部或者內部,或者該裝置佈置在處理腔內部,其中,多極磁體單元位於暗室遮蓋物旁邊或位於電漿室旁邊。
通過包裹帶有有傳導能力的壁(包覆物和法拉第遮罩物)的ICP單元也可以將存在的以電容方式的耦合作為用於以電感方式耦合的電漿的點火輔助。為此,在優選的實施方式中,除了對ICP單元的HF功率供給,在很短的限定的時間內(優選在幾毫秒到幾百毫秒的範 圍內,特別優選在2毫秒到800毫秒的範圍內),在以電容方式耦合的單元上提供提高的HF電壓。在對以電感方式耦合的電漿進行點火之後,以電容方式耦合的電漿的HF功率供給可以要麼以接地電勢繼續運行,要麼按照常規以限定的HF功率繼續運行。
根據本發明的裝置也可以作為獨立的以純電感方式耦合的電漿源,也就是說在沒有以電容方式的耦合的情況下運行。那麼,對於以電感方式產生的電漿的更可靠的電漿點火來說,用於點火在短時間內所需的HF電壓例如優選也可以從用於以電感方式耦合的HF功率供給一起匯出。這優選利用HF開關來實現。
該方式優選在已經優化的應用情況中使用以節省用於以電容方式的耦合單元的否則分開的HF功率供給。於是有利的是,用於以電容方式耦合的電漿所需的HF功率需求通過固定的或可調整的HF功率分配器從以電感方式耦合的電漿的HF功率供給一起來供給。
下面,借助不同的圖來闡述本發明,但本發明不應局限在這些實施例上。
1‧‧‧根據本發明的裝置
2‧‧‧ICP線圈
21‧‧‧陶瓷絕緣體
22‧‧‧U形線圈的兩條腿的連接部
23‧‧‧用於對兩個線圈的對稱的供電的電流分配橋
3‧‧‧磁極靴單元
31‧‧‧旋轉對稱的磁極靴單元的對稱軸線
32‧‧‧在極靴單元中的旋轉對稱的空腔
41‧‧‧在極靴單元區域中的有傳導能力的包覆物
42‧‧‧法拉第遮罩物
43‧‧‧在法拉第遮罩物與有傳導能力的包覆物之間的有傳導能力的連接部
44‧‧‧圍繞有傳導能力的包覆物的不傳導的絕緣層
45‧‧‧用於以電容方式耦入的配對電極
5‧‧‧暗室遮蔽物
51‧‧‧在暗室遮蔽物的槽側的石英片
6‧‧‧處理腔
61‧‧‧真空抽走部
62‧‧‧用於產生電漿的氣體輸送部
63‧‧‧待處理的基底
64‧‧‧用於運輸穿過處理腔的基底撐托架
65‧‧‧電漿室
66‧‧‧用於將裝置緊固在處理腔的壁中的法蘭
67‧‧‧處理腔的壁
68‧‧‧氣體抽走部
7‧‧‧電漿
8‧‧‧磁多極單元
9‧‧‧膜
91‧‧‧用於膜的轉向輥
C1‧‧‧第一振盪電路的電容器
C2‧‧‧第二振盪電路的電容器
G、G1‧‧‧高頻發生器
G2‧‧‧高頻發生器
Ic1‧‧‧線圈1中的電流方向
Ic2‧‧‧線圈2中的電流方向
L1‧‧‧第一振盪電路的線圈
L2‧‧‧第二振盪電路的線圈
圖1a至圖1e示出ICP線圈(2)在磁極靴單元(3)中的佈局變型方案。線圈(2)垂直於圖面直線地延伸。線圈嵌入到陶瓷絕緣體(21)中。在圖1a中,兩個線圈(2)分別設置有自己的陶瓷絕緣體(21)。線圈(2)的聯接在相反的端部上進行,也就是說,第一線圈(2)在圖面下方被載入高頻,而對於第二線圈,這發生在圖面上方,或者說反過來。
在圖1b和圖1c中,線圈(2)成對地佈置在陶瓷絕緣體(21)中。在此,對於每個線圈對的聯接同樣相反地實施。
在圖1d和圖1e中示出線圈單元的旋轉對稱的實施方案。在此,線圈軸線在同心的圓形軌道上延伸。
圖2a至圖2c的圖示出來自圖1a以及圖1d和圖1e的、帶有有傳導能力的包覆物的佈局,該有傳導能力的包覆物由在磁極靴單元(3) 的區域中的包覆物(41)和在極靴單元的槽區域中的法拉第遮罩物(42)構成。在包覆物(41)與法拉第遮罩物(42)之間存在(在此示意性示出的)有傳導能力的接觸部(43)。槽(33)在此再次分開示出。因此,槽區域是極靴單元(3)的存在有用於置入帶有線圈(2)的陶瓷絕緣體(21)的槽(33)的那側。類似的設計方案對於在圖2b和圖2c中的(可借助軸線(31)識別出的)圓形的實施方式也是可行的。
圖3a和圖3b示意性示出根據現有技術的ICP線圈的電路變型方案。圖3a示出通過兩個發生器G1和G2為兩個線圈(2)供給高頻。輸入在相反的端部進行,從而使電流Ic1和Ic2相反地流動。
在圖3b中示意性示出截面圖。
圖4a和圖4b示出根據現有技術的ICP線圈的另一電路變型方案。線圈(2)在極靴的槽中以類似於圖1b所示的方式佈置。但是因為線圈構造成U形且上下相疊地佈置,所以在極靴的端側上分別得到在“U”的腿之間的連接線路(22)。由於U形,電流(Ic1和Ic2)在兩條腿中相反地流動。這適用於兩個上下相疊佈置的線圈。現在,在兩個線圈(2)之間的場是以共模方式(Gleichtakt)還是以差模方式(Gegentakt)振盪,這依賴於兩個發生器G1和G2的相位關係。任意的相移也是可行的。優選以如下方式接通發生器(G1、G2),即,使得不同的線圈(2)的上下相疊放置的腿以相同的方向被穿流。
圖5示意性示出如何通過發生器(G)經由電流分配橋(23)(T形分配器)在相反的端部上為兩個線圈(2)供給高頻,其中,高頻輸入部聯接在分配橋(23)的中間,以避免不對稱的電流流動。
圖6a至圖6c示出線圈(L1、L2)的接線變型方案。在所有三個接線變型方案中都適用的是,線圈和電容器是分別相同的,也就是說,L1=L2並且C1=C2。以這種方式產生了對稱的振盪電路。
圖7a至圖7c以截面圖示意性示出根據本發明的構型的部件。圖7a和圖7b直線地伸展,而來自圖7c的單元是旋轉對稱的。圍繞由圖2a至圖2c公知的構型,分別佈置有暗室遮蔽物(5)。
圖8示意性示出根據本發明的在其整體上(除了多極單元外)處於處理腔(6)中的裝置。為了以電感方式將能量輸入到電漿(7)中,該裝置主要由兩個直的導體(也可以參見圖3a)構成,為了簡化,這兩個直的導體應繼續被稱為線圈(2)。發生器G1的HF能量的輸送類似於在圖5或者圖6a、6b和6c中所示地經由未示出的T形分配器(23)來實現。線圈(2)嵌入到陶瓷絕緣體(21)中並且然後以在該陶瓷絕緣體中的方式嵌入到極靴(3)的槽中。圍繞極靴(3)實施有包覆物(41),該包覆物在朝向具有電漿(7)的電漿室的方向上通過法拉第遮罩物(42)封閉。法拉第遮罩物(42)和包覆物(41)處於導電連接中。圍繞包覆物(41)(電絕緣地)構造有絕緣層(44),該絕緣層本身除了槽側外被暗室遮蔽物(5)包住。作為絕緣層可以考慮例如由石英玻璃、氧化鋁陶瓷或其他絕緣材料或者說灌封材料構成的板,它們除了電絕緣性外還盡可能也導致通過發生器G2置入的HF功率的很低的本身消耗。用由絕緣材料構成的絕緣層(44)填滿包覆物41與暗室遮蔽物(5)之間的中間空間雖然是常見的,但是運行也可以在沒有該絕緣層的情況下進行。為此,在包覆物(41)與暗室遮蔽物之間的間距必須相應於公知的帕邢定律地設計,以避免在中間空間中的電漿點火。在此,暗室遮蔽物(5)的槽側還具有作為防污染保護裝置的石英片(51)。
在石英片之前存在有電漿室(65),在當前的圖示中基底片(63)作為待加工的材料運動穿過該電漿室。在此,基底片放置在基底撐托架(64)上。電漿(7)由在電漿室(65)兩側的氣體輸送部(62)來供應。
該裝置具有兩個HF發生器(G1、G2)。發生器(G1)經由(未示出的)T形分配器(23)直接將其高頻輸入到線圈(2)的相應的側中。線圈(2)的與輸入部對置的側直接接地或備選地也通過附加電容器接地。為此也可以參見圖6a和6b。第二發生器(G2)與包覆物(41)連接,並且通過該包覆物傳導地與法拉第遮罩物(42)連接。配對電極(45)佈置在運動的基底(63)下方。它與包覆物(41)以及法拉第遮罩物(42)一起形成電容器單元。這也被專業技術人員稱 為平行板單元。配對電極(45)在當前的實施方式中位於接地電勢上。在一些應用情況中,配對電極也可以聯接到附加的發生器上,以便可以利用伴有通過發生器(G2)供應的以電容方式耦合的電漿產生的混合頻率運行(Mischfrequenzbetrieb)。對於混合頻率運行可以使用如下發生器,它們可以要麼提供直流電壓要麼提供脈衝式的直流電壓,或者也可以提供在幾赫茲至大約27兆赫茲範圍內的頻率。借助該混合頻率運行可以按期望的方式影響電漿(7)中的離子的運動,從而可以實現以改進的方式處理基底(63)。處理腔(6)位於接地電勢上。由此可以實現的是,通過發生器(G2)以電容方式耦合的電漿激勵也可以在沒有配對電極(45)的情況下運行。於是,處理腔(6)本身作為相對法拉第遮罩物(42)的配對電極起作用。類似於在配對電極(45)上的混合頻率運行,也可以在根據本發明的裝置(1)的發生器(G2)的輸入部上聯接附加的發生器,以便能夠實現混合頻率運行。在處理腔(6)中,借助(未示出的)真空泵經由相應的介面(61)產生負壓。根據本發明的裝置借助法蘭(66)緊固在處理腔(6)的壁的穿通部中。
圖9a和圖9b示意性示出根據本發明的裝置的兩個裝配變型方案。在此,該裝置具有兩個多極單元(8),它們平行於線圈且相鄰于根據本發明的裝置地延伸。
在此,圖9b特別示出如下安裝變型方案。根據本發明的裝置經由真空密封的中介軟體通至基底的處理區域,並且在此包圍所有必需的介質輸送部。由此,可以在大氣壓條件下設置所需的介質輸送部以及特別是電力供給部。由此,根據該中介軟體或者多個中介軟體的設計方案的不同,根據本發明的裝置可以特別靈活地適配於過程腔中的給定條件。這些中介軟體可以是牢固固定的結構元件或例如是在真空中適用的柔性軟管。在使用柔性中介軟體的情況下,根據本發明的裝置(1)也可以借助相應的驅動系統相對基底以限定方式運動。
圖10a和圖10b示意性示出根據本發明的裝置(1)在處理腔(6)的外部如何可以佈置在壁(67)上。在金屬壁中設置有相應的開口,該開口被暗室遮蔽物的槽側上的石英片(51)關閉。
在圖10b中附加地設置有兩個磁多極單元(8),它們同樣位於處理腔(6)之外,並且平行於線圈地延伸。多極單元(8)的磁場也穿過非傳導性的石英片(51)進入到處理腔中並且作用到電漿(7)上。
圖11a和圖11b示意性示出磁多極單元(8)的佈局變型方案。根據本發明的裝置(1)(沒有示出配對電極)在處理腔內位於該處理腔的壁(67)後方。磁多極單元在圖11a中靠近根據本發明的裝置(1)佈置並且從那裡作用到電漿(7)上。在圖11b中,磁多極單元靠近電漿佈置。由此,它們差不多都位於電漿室中。作用到電漿(7)上的場作用由於較小的間距變得更強,但是污染或者磨損也變得更強。
有利的是,在兩個相鄰的根據本發明的裝置之間僅需要一個磁多極單元,其向兩側作用。
圖12a至圖12c示意性示出磁多極單元相對根據本發明的裝置(1)的佈局變型方案。在圖12a中不僅根據本發明的裝置而且多極單元都位於處理腔外部,它們的場僅穿過非傳導性的遮蓋物到達處理腔內部,而在圖12b和圖12c中,根據本發明的裝置佈置在處理腔外部,並且多極單元佈置在處理腔內部。圖12b和圖12c的不同之處主要是磁極靴在多極單元中的取向。磁極靴在圖12b中垂直於壁(67)地定向,而在圖12c中則平行於壁(67)地定向。在此,磁極靴的定向影響多極單元相對已構成的ICP電漿的磁場的疊加和構造方式。在特殊情況中,磁極靴在垂直于壁與平行於壁之間的偏斜的角位置也可以是有利的。
圖13a和圖13b示意性示出根據本發明的裝置(1)的使用變型方案。在圖13a中,裝置(1)用於膜塗層。為簡明起見,僅示出用於以電容方式能量耦入的發生器(G)。電漿在膜(9)的背離裝置的側上產生。從氣體導入部(62)在膜(9)與配對電極(45)之間吹入工作氣體並轉變成電漿(7)。通過轉向輥(91)繼續運送膜以進行處理,該膜在處理之後由等效的導向輪進一步運輸以便卷起。在圖13a和圖13b中有利的是,膜或者說傳送帶幾乎永久地遮蓋這些設備。由此,在電漿塗層的情況下,該設備是非常便於維護的。
在圖13b中並排佈置有兩個電漿源。剩餘氣體通過在兩個配對電極(45)之間的氣體匯出部(68)被匯出。基底(63)在基底撐托架(64)上依次運動到兩個相繼接通的處理室(在此通過配對電極(45)的彎曲部示意出)中並受到處理。
圖14示意性示出根據本發明的裝置的另一使用變型方案。在此,兩個電漿源(1)例如也是由對稱的發生器G來供給用於以電容方式耦合的能量(利用發生器等進行的以電感方式的耦入是存在的,但未示出)。在另一變型方案中,兩個電漿源(1)也以雙極或單極的脈衝式的直流電壓運行。僅用一個發生器系統同時為多個電漿源(1)供給能量也是常見的方式,以便減小高成本的發生器和適配電網的數量。
這兩個裝置(1)產生一個共同的電漿(7),用該電漿來加工膜(9)。
圖15示意性示出法拉第遮罩物(42),該法拉第遮罩物用於在朝向電漿室方向的槽側上封閉有傳導能力的包覆物。蜿蜒曲折的結構具有縫隙,它們平行於ICP線圈(2)(示意性地以虛線示出)的場線地延伸。通過蜿蜒曲折的結構有利地減少了在法拉第遮罩物(42)中的渦流的出現。
結合圖8的圖示詳細示出根據本發明的電漿裝置的一種實施方式,而本發明不應局限於這種實施方式上。
根據本發明的裝置根據現有技術佈置在處理腔(6)中,像其例如通常用於太陽能電池技術的穿通方法那樣。用於以電感方式將能量輸入到電漿(7)中的裝置具有兩個線圈,它們實施為單個的直的導體。也可以參見圖3。線圈在彼此間的間距大約為35毫米的情況下具有大約100釐米的長度。線圈由具有管直徑為8毫米的銅管構成。以類似於圖5的方式進行發生器G1的HF能量輸送。發生器G1是HF發生器,其通常經由適配電網(未示出)與根據本發明的裝置連接。發生器G1發出4兆赫茲的高頻。由於裝置(1)的選定的尺寸, HF發生器G1具有大約為5千瓦的HF功率。線圈(2)嵌入到陶瓷絕緣體(21)中。該絕緣體的尺寸與所用極靴的槽幾何尺寸相適配,並且在橫截面上大約為13毫米×32毫米。於是,絕緣體本身嵌入到極靴(3)的槽中。商用上通常使用E70芯作為極靴(3)。極靴由鐵素體材料4F1(Ferroxcube公司)構成。極靴具有寬度為71毫米、高度為33毫米和長度為32毫米。30個單個極靴依次佈置,因此這些極靴共同得到了約為960毫米的總長度。圍繞極靴(3),實施有包覆物(41),該包覆物在朝向具有電漿(7)的電漿室的方向上通過法拉第遮罩物(42)封閉。包覆物由鋁合金製成的銑削件構成,其具有大約為15毫米的環繞的壁厚。為了匯出極靴的電損耗功率,包覆物被水冷。為了在極靴與包覆物之間的熱量匯出使用導熱的灌封材料、膜或膠。法拉第遮罩物(42)與包覆物(41)處於導電連接中。法拉第遮罩物(42)例如由不能磁化的不銹鋼板材構成,並且關閉包覆物的整個開口區域。材料厚度大約為0.5毫米。法拉第遮罩物在縱向側具有彼此相反的縫隙,這些縫隙具有0.1毫米至0.5毫米的寬度和大約為10毫米的間距。圍繞包覆物(41),(電絕緣地)構造有絕緣層(44),該絕緣層本身除了槽側外被暗室遮蔽物(5)包住。絕緣層優選由兩層由氧化鋁陶瓷構成的板構成,它們彼此交錯佈置,以便不允許在包覆物(41)與暗室遮蔽物(5)之間存在連續的空隙。層佈置的總厚度大約為8毫米至12毫米。暗室遮蔽物(5)的槽側在此還具有厚度大約為4毫米的石英片(51)作為防污染保護裝置。
片之前存在有電漿室(65),在當前的圖示中基底片(63)作為待加工的材料運動穿過該電漿室。在此,基底片放置在基底撐托架(64)上。電漿(7)從在電漿室(65)兩側的氣體輸送部(62)以過程氣體來供應。
該裝置具有兩個HF發生器(G1、G2)。Cesar型(AE公司)的發生器(G1)通過相應的輸送部(未示出)直接將其例如為4兆赫茲的高頻輸入到線圈(2)中。第二發生器(G2)(Cesar型,AE公司)與包覆物(41)連接,並且通過該包覆物傳導地與法拉第遮罩物(42)連接。在此,輸入的高頻為13.56兆赫茲。用於以電容方式 接地的配對電極(45)佈置在運動的基底(63)下方。使用輻射加熱裝置(未示出)作為配對電極(45),該輻射加熱裝置的輻射面又由不銹鋼板材構成,該不銹鋼板材位於接地電勢上。在此,輻射面在寬度上大約跟隨基底撐托架(64)的加工軌跡的幾何尺寸,並且大致在處理腔(6)的運輸開口之間的長度上延伸。基底撐托架(64)具有1110毫米×756毫米的尺寸。配對電極(45)與包覆物(41)以及法拉第遮罩物(42)一起形成電容器單元。在此,發生器G2的所提供的發生器功率的大小主要影響從電漿(7)出現到基底上的離子的能量條件。單位面積上出現的離子數量主要通過所使用的發生器G1的HF功率來確定。由此,可以實現對基底(63)的加工的處理條件或者品質非常靈活的調整。
在處理腔(6)中,借助(未示出的)真空泵系統,在相應的介面(61)上產生大約為1×10-6豪巴的負壓。隨著過程氣體的進入可以調整出處理腔(6)內部的大約5×10-4豪巴至大約0.1豪巴的典型的工作壓強。根據本發明的裝置借助法蘭(66)緊固在處理腔(6)的壁的穿通部中。
2‧‧‧ICP線圈
21‧‧‧陶瓷絕緣體
22‧‧‧U形線圈的兩條腿的連接部
3‧‧‧磁極靴單元
41‧‧‧在極靴單元區域中的有傳導能力的包覆物
42‧‧‧法拉第遮罩物
44‧‧‧圍繞有傳導能力的包覆物的不傳導的絕緣層
45‧‧‧用於以電容方式耦入的配對電極
5‧‧‧暗室遮蔽物
6‧‧‧處理腔
61‧‧‧真空抽走部
62‧‧‧用於產生電漿的氣體輸送部
63‧‧‧待處理的基底
64‧‧‧用於運輸穿過處理腔的基底撐托架
65‧‧‧電漿室
66‧‧‧用於將裝置緊固在處理腔的壁中的法蘭
7‧‧‧電漿
G1‧‧‧高頻發生器
G2‧‧‧高頻發生器

Claims (13)

  1. 一種電漿產生裝置,所述裝置具有用於將能量耦入電漿室內的電漿中的至少一個電感裝置和至少一個電容裝置,其中,所述至少一個電感裝置和所述至少一個電容裝置彼此分開地由不同的頻率發生器或由共同的頻率發生器來供給能量,其特徵在於,所述電感裝置被有傳導能力的包覆物包圍,所述包覆物在電漿側通過法拉第遮罩物封閉,所述包覆物與所述法拉第遮罩物以有傳導能力的方式連接,並且所述有傳導能力的包覆物與頻率發生器以有傳導能力的方式連接,並且有傳導能力的包覆物、法拉第遮罩物以及至少一個配對電極形成了所述電容裝置。
  2. 根據請求項1所述的電漿產生裝置,其特徵在於,所述電感裝置具有至少一個線圈,所述線圈與頻率發生器傳導連接,並且佈置在磁極靴的槽中。
  3. 根據請求項2所述的電漿產生裝置,其特徵在於,在所述磁極靴的槽中的所述至少一個線圈被陶瓷絕緣體包圍。
  4. 根據上述請求項中任一項所述的電漿產生裝置,其特徵在於,所述有傳導能力的包覆物在不朝向所述電漿的側上配設有暗室遮蔽物,所述有傳導能力的包覆物與所述暗室遮蔽物電絕緣。
  5. 根據請求項4所述的電漿產生裝置,其特徵在於,所述暗室遮蔽物在朝向所述電漿的側上利用非傳導性的遮蓋物關閉。
  6. 根據上述請求項中任一項所述的電漿產生裝置,其特徵在於,所述電容裝置的配對電極相對所述非傳導性的遮蓋物位於所述電漿室的對置的側上。
  7. 根據請求項6所述的電漿產生裝置,其特徵在於,兩個電容裝置由同一頻率發生器來載入能量並且使用共同的配對電極。
  8. 根據上述請求項中任一項所述的電漿產生裝置,其特徵在於,在所述用於產生電漿的裝置旁邊或在所述電漿室旁邊並且平行於所述至少一個線圈的走向地佈置有一個或兩個磁多極單元,其中,在兩個多極單元的情況下,這些多極單元位於線圈的相反的側上。
  9. 根據請求項8所述的電漿產生裝置,其特徵在於,所述裝置佈置在處理腔的外側上並且通過非傳導性的片與所述處理腔的內部分開地佈置,並且所述磁多極單元佈置在所述處理腔的內部或外部。
  10. 根據請求項9所述的電漿產生裝置,其特徵在於,所述非傳導性的片與所述非傳導性的遮蓋物是相同的。
  11. 根據請求項8所述的電漿產生裝置,其特徵在於,所述裝置佈置在處理腔的內側上。
  12. 一種用於運行根據請求項1至11中任一項所述的電漿產生裝置的方法,其特徵在於,附加於對電感裝置的HF功率供給,在很短的限定的時間內在電容裝置上提供提高的HF電壓,並且因此將以電容方式的耦合用作用於以電感方式耦合的電漿的點火輔助。
  13. 一種根據上述請求項中任一項所述的電漿產生裝置的用途,其特徵在於,所述裝置不僅以電感方式而且也以電容方式將能量耦入電漿中,並且所述電漿用於加工太陽能電池晶片或膜。
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