專利名稱：薄膜成形設備的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及薄膜成形設備，尤其涉及屬于等離子體化學蒸發(fā)沉積設備的薄膜成形設備，它由一等離子載體界定一輝光放電空間，從而簡化清潔步驟和提高生產率，同時還提供箱式載體型等離子化學蒸發(fā)沉積設備的諸優(yōu)點。
現有技術的敘述通常，由于等離子化學蒸發(fā)沉積設備在一相對較低溫度上進行其幾乎所有的工藝過程，并可在大面積上生產均勻薄膜，因此它被廣泛地用來制造和形成制造半導體集成電路、薄膜晶體管液晶顯示器(TFT LCD)、太陽能電池等所需要的半導體或絕緣層。
作為適用于大規(guī)模生產的等離子化學蒸發(fā)沉積設備，已經研制出了包括箱式載體型、滾動對滾動型、一列型和等離子箱型在內的若干多種類型的設備。在這些設備中，箱式載體型等離子化學蒸發(fā)沉積設備與其它設備相比較，從經濟觀點看比較便宜是其優(yōu)點，由于用分批單元進行諸部分的加工，因而它具有較高的生產率，并提高了一等離子氣體的利用率。
請參閱

圖1，圖中示出了現有技術中的一種薄膜成形設備的剖視圖。
該現有技術中的薄膜成形設備的箱式載體10具有由無線電頻率(RF)電極11和接地電極12和13所界定的一輝光放電空間14、用于將等離子氣體供入到該輝光放電空間14內的等離子氣體入口空間15和用于從輝光放電空間14中排出反應氣體的反應氣體排出空間16。
在接地電極12和13被移至打開位置的狀態(tài)下，分別靠著RF電極11的兩個表面和接地電極12和13的內表面安裝有四個基體17，每個基體上將產生一薄膜。在如上所述安裝基體17之后，將接地電極12和13移至閉合位置，將箱式載體10推入到反應室(未示出)內。
將反應室保持在一恒定溫度上、并使其處于一恒定壓力狀態(tài)下，將等離子氣體和RF電源供給箱式載體10。
例如，在太陽能電池的情況下，由非晶硅所制成的P，i和n層是連續(xù)生長的。SiH4被主要用作為用于由非晶硅所制成的薄膜的等離子氣體，在形成P層和n層時，分別加B2H6和PH3作為攙雜氣。
通過將13.56兆赫的RF電源供給至RF電極11、同時將等離子氣體供入到箱式載體10中，在輝光放電空間14中發(fā)生輝光放電，從而，一薄膜生成在箱式載體10面向輝光放電空間14的內表面上、以及在基體17的內表面上。在完成反應之后，將箱式載體10拉出反應室，再次將接地電極12和13移至打開位置，并取出基體17。
與此同時，包復在箱式載體10的內表面上的薄膜被剝離，它以微粒的形式飄浮在反應室內，并粘附于其上將要重新形成薄膜的基體17上，從而引起基體17中的疵點。為此，拆卸和清潔所用的箱式載體10。對箱式載體10長時間地注入例如KOH之類的堿性溶液，去除包復于箱式載體10的內表面上的a-Si薄膜。用去離子水清潔沾有堿性溶液的箱式載體10。采用干燥空氣或氮從箱式載體10的內表面上去除去離子水之后，在干燥爐內完全干燥該箱式載體10。
然而，上述構造的、已有技術中的薄膜成形設備具有下列缺點它需要大量時間和人力來拆卸和清潔箱式載體，它要耗費大量金錢來制備利用例如去離子水、氮、電源等并處理堿性溶液。而且，在經濟地尋求大規(guī)模生產以降低成品價格的同時，并且提高等離子化學蒸發(fā)沉積工序的生產率的常用方法是增大基體的面積和使各種工藝自動化，現有技術中的等離子化學蒸發(fā)沉積設備的箱式載體廣泛牽涉到安裝/拆卸基體、裝載箱式載體和拆卸/清潔/裝配箱式載體，從而不適用于大規(guī)模生產。并且，在增大基體面積的情況下，構成箱式載體的主要部分的電極必須易于導電，并且在用堿性溶液清潔時還必須不會被腐蝕，因此用不銹鋼來制造電極，電極的面積必須大于基體的面積，以便在整個基體上獲得均勻的薄膜，并且電極之間的距離必須保持相等。因此，當增大基體面積時，由于同時增大了電極的面積，并且其厚度也必須增加，以便防止由于熱量或外部沖擊而發(fā)生變形，基體的面積越大，箱式載體的尺寸和重量也增加地越多，因此更難以適當地操縱箱式載體。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明致力于解決現有技術中所產生的諸問題，本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜成形設備，其結構簡單、維護和保養(yǎng)費用低廉、在大規(guī)模生產中易于自動化，以便提高生產率、降低成品價格，并當在增加基體的面積的同時增加長度和重量時，允許流暢地完成若干工藝過程。
為了實現上述目的，根據本發(fā)明，提供了一種薄膜成形設備，它包括形成反應室的殼體；牢固地固定于殼體的反應室內的一對電極，并且它們相互分開一預定距離；以及可拆卸地設置在成對電極之間的、并至少具有安裝在其上的一基體的等離子載體，該等離子載體和該至少一基體相互協(xié)作以形成輝光放電空間，等離子載體形成有用于使輝光放電空間與外部相連通的多個氣體入口孔和多個氣體排出孔。
附圖的簡要說明在閱讀了以下結合附圖的詳細敘述之后，本發(fā)明的上述目的和其它特點以及優(yōu)點將變得非常明顯，附圖中圖1是示出了現有技術中的一種薄膜成形設備的剖視圖；圖2是示出了等離子載體、基體和電極的分解立體圖；圖3是圖2所示等離子載體的立體圖；圖4是圖3所示等離子載體的剖視圖；圖5是沿圖3中的線A—A剖切的局部剖視放大立體圖；圖6a是本發(fā)明另一實施例的等離子載體的局部剖視放大立體圖；圖6b是圖6a中的圓圈B的放大剖視圖；圖6c是本發(fā)明另一實施例的、固定在玻璃板上的玻璃件的放大剖視圖；圖7是示出了本發(fā)明的薄膜成形設備的操作狀態(tài)的剖視圖；圖8是本發(fā)明又一實施例的等離子載體的剖視圖；圖9是示出了圖8所示的等離子載體安裝在本發(fā)明設備的反應室內的安裝狀態(tài)的剖視圖10是示出了用箱式載體或等離子載體所形成的薄膜的厚度測量和離開薄膜邊緣的距離的相互關系的曲線圖；以及圖11是示出了多個等離子載體安裝在本發(fā)明再一實施例的反應室內的安裝狀態(tài)的剖視圖。
較佳實施例的詳細說明現在將詳細說明本發(fā)明的一較佳實施例，它的一例子示出在附圖中。盡可能地在所有附圖中用相同的標號表示相同或類似的部件。
請參閱圖2至7，圖中示出了本發(fā)明一實施例的薄膜成形設備。
本發(fā)明的設備100包括構成反應室101的一殼體，一等離子載體102和一對電極103和104。
成對電極103和104牢固地固定在殼體的反應室101內，以致它們相互分開一預定距離。該殼體形成有氣體入口通道和氣體出口通道(未示出)，這些通道與反應室101連通。
等離子載體102可拆卸地設置在反應室101內的成對電極103和104之間。該等離子載體102與基體115協(xié)作形成輝光放電空間120。等離子載體102形成有用于使輝光放電空間102與外部相連通的多個氣體入口孔108b和多個氣體排出孔108a。較佳的是，多個氣體入口孔108b和多個氣體排出孔108a分別彼此相對，并且氣體入口孔108b的橫截面和數量與氣體排出孔108a的橫截面和數量相等。
等離子載體102的一部分由諸如金屬之類的導電材料制成。較佳地，該等離子載體102有矩形框狀結構，并包括導電部分105和一對絕緣部分106和107。當等離子載體102和基體115安裝在成對電極103和104之間時，導電部分105電連接于成對電極103和104中的一接地電極，并與成對電極103和104中的供電電極電絕緣。
成對電極103和104具有板狀結構，并被設置成彼此平行。成對電極包括一RE電極103和一接地電極104。
較佳地，等離子載體102的絕緣部分106和107由陶瓷、耐熱塑料或玻璃制成。
對著基體支承件112安裝基體115。另外，在基體115安裝于等離子載體102的狀態(tài)下，在成對電極103和104之間安裝或拆卸基體。
等離子載體102使基體115相互電絕緣，從而它們能夠使用在容量匹配型的RF等離子化學蒸發(fā)沉積設備中。
導電部分105是具有一預定寬度的平板，它構成等離子載體120的一基部。導電部分105沿長度方向貫通地形成有多個氣體入口孔108b和多個氣體排出孔108a，以致它們分別彼此相對。各具有梯形橫截面的絕緣部分106和107固接于導電部分105的內表面。
形成多個氣體入口孔108b和多個氣體排出孔108a用于相應地將等離子氣體供入到反應室101中和將反應氣體從反應室101中排出。在等離子區(qū)域內存在具有較大能量的正離子。由于等離子載體102的內表面暴露于與正離子接觸，如果反應室101被抽空之后有氧或氮滯留在反應室101內，則該氧或氮起到雜質的作用，它們能惡化薄膜的性能。因此，能夠較大程度地吸收氣體分子的多孔材料可用作為等離子載體102的材料。并且，由于等離子載體102的內表面暴露于輝光放電、即等離子，因而等離子載體102的材料必須在等離子中穩(wěn)定。
較佳地是，通過多個氣體入口孔108b所供給的等離子氣體包括硅和鹵素元素的至少一種化合物，例如SiH4，Si2H6，SiF4或SiH2Cl2。
絕緣部分106和107具有一預定寬度和長度，并固接于導電部分105的內表面，從而它們設置成垂直于導電部分105的內表面，并且彼此相對。各具有一預定寬度的突起106a和107a沿絕緣部分的長度方向分別突出地形成于絕緣部分106和107的遠端。由Coning Glass Work所制造的Macor和由杜邦公司所制造的Vespel可用作為絕緣部分106和107的合適材料，由于它們昂貴并易于破裂，因而它們可由價格低廉的玻璃板111所取代，如圖6a中所示。換句話說，各在其一表面上形成有V形凹槽109的多個支承塊110在所需的位置上固接于導電部分105的內表面，并且各具有一預定寬度和長度的玻璃板111的近端固接于導電部分105，從而它們被設置成垂直于導電部分105的內表面，玻璃板111的一表面與支承塊110的側表面緊密接觸。
也就是說，支承塊110固定地設置在等離子載體102的玻璃板111之間，從而它們相互隔開一預定距離以支承玻璃板111，同時各支承塊110具有帶V形凹槽109的六面體結構。
如圖6b和6c所示，由金屬制成的基體支承件112可以配合在玻璃板111的遠端，或者各具有一預定寬度和長度的玻璃件113固接于玻璃板111的遠端的內表面，以提供基體支承結構。
各基體支承件112具有配合于玻璃板111的遠端的h形橫剖面。各具有一預定寬度的突起112a分別向上地突出形成于基體支承件112的上表面。
基體115安裝于上述結構的等離子載體102的兩側。也就是說，基體115座落在被安裝上的基體支承結構上。
由于兩個基體115的外表面分別與RF電極103和接地電極104相接觸，因此等離子載體102與兩個基體彼此必須電絕緣。并且，由于在等離子化學蒸發(fā)沉積過程中基體115通常被加熱至不超過300℃的一溫度上，因此等離子載體102必須穩(wěn)定在那個溫度上，并且不超過300℃。換句話說，即使在嚴重收縮或膨脹的情況下，基體115之間的距離必須不變，并且必須防止產生雜質的放氣現象。這是因為基體115之間的距離必須保持不變，以便反復地在大面積上形成一均勻薄膜，并且由放氣現象所產生的雜質損壞薄膜的特性。
請參閱圖8，圖中示出了本發(fā)明又一實施例的等離子載體的剖視圖。本發(fā)明的這個實施例被設計成用于提供在制造和操縱等離子載體130方面上的便利。構成等離子載體130的框架131由擠壓的鋁制成?？蚣?31的各端形成有玻璃板132的近端配合于其中的凹槽131a，由特氟隆(Teflon)制成的基體支承件133配合于玻璃板132的遠端，從而構成等離子載體130。
如圖9所示，它示出了圖8所示的等離子載體安裝在本發(fā)明設備的反應室內的安裝狀態(tài)、接地和界定反應室201的殼體起到接地電極的作用，等離子載體130與界定反應室201的殼體接觸而電接地。得到RF電源的RF電極119以由絕緣體118使它與殼體絕緣的狀態(tài)固設在反應室201內。由于在取消輝光放電空間120時保持反應室201的空間的氣體入口空間121和122b以及氣體排出空間121a和122被接地殼體和等離子載體130所包圍，因此在氣體入口空間121和122b以及氣體排出空間121a和122a內不產生輝光放電且不沉積薄膜。
將由非晶硅制成的薄膜的厚度均勻性與利用等離子載體和箱式載體形成的薄膜作比較。其中，基體115的尺寸為305mm×915mm×3mm(寬×長×厚)，利用堿石灰玻璃，以及形成條件如表1中所示。
表1
對于305mm×915mm×3mm的樣品以朝向其一短邊部分的一方向測量厚度分布。并且，以朝向其一長邊的一方向測量中心部分和兩端部分。在離開長邊部分20—30mm的位置處測量兩端部分。利用NdYAG激光器在要進行厚度測量的位置上去除由非晶硅制成的薄膜，并用表面輪廓儀(SurfaceProfiler)測量截面厚度，而得到厚度測量。測量結果示出在圖10的比較曲線圖中。
在圖10的曲線圖中，第一字母B和C分別表示箱式載體和等離子載體，第二字母L，C和R分別表示左端部分，中心部分和右端部分。
利用等離子載體制備的樣品的厚度均勻度是13％，而利用箱式載體制備的樣品的厚度均勻度是±34％。因此，易于理解的是，等離子載體比箱式載體在厚度均勻度方向有顯著改進。在等離子載體的情況下，由于電極分離且牢固地固定在反應室內，因此與箱式載體比較時易于保持電極之間的距離是均勻且不變的。
請參閱圖11，多個接地電極302和多個RF電極119相應交替地設置在反應室301內，以便允許多個等離子載體130安裝在其中，從而提高了生產率。
其結果是，利用本發(fā)明的設備，由于等離子載體和基體使輝光放電空間和反應室彼此充分分開，從而防止存在于反應室內的雜質流入輝光放電空間損壞將在基體上生成的薄膜的性能。并且，由于無須清潔在等離子化學蒸發(fā)沉積設備中構成反應室的殼體，取而代之的是，僅僅要求清潔具有簡單且結構緊湊的基體支承和傳送機構，因而能顯著降低散于清潔過程的公共事業(yè)費和人工。從而，從移動具有安裝其上的基體的等離子載體的觀點來看，可以用低成本制造適合于大規(guī)模生產的等離子化學蒸發(fā)沉積設備。
在附圖和說明中，已經揭示了本發(fā)明的典型的較佳實施例，雖然使用了特定的術語，但僅以通用的和敘述性的意義使用它們，而不是用于限制的目的，本發(fā)明的范圍敘述在下列權利要求書之中。
權利要求
1.一種薄膜成形設備，它包括構成反應室的殼體；牢固地固定于殼體的反應室內的一對電極裝置，以便它們相互分開一預定距離；以及可拆卸地設置在成對電極裝置之間的、且具有安裝在其上的至少一基體的等離子載體，該等離子載體和至少一基體相互協(xié)作以界定輝光放電空間，等離子載體形成有用于使輝光放電空間與外部相連通的多個氣體入口孔和多個氣體排出孔。
2.如權利要求1所述的薄膜成形設備，其特征在于，等離子載體的一部分由諸如金屬之類的導電材料制成為導電部分，當等離子載體和至少一基體安裝在成對電極裝置之間時，該導電部分電連接于成對電極裝置中的接地電極，并與成對電極裝置中的供電電極電絕緣。
3.如權利要求1所述的薄膜成形設備，其特征在于，至少一基體在安裝于等離子載體的狀態(tài)下在成對電極裝置之間安裝或拆卸。
4.如權利要求1所述的薄膜成形設備，其特征在于，成對電極裝置具有板狀結構，并設置成使它們彼此平行，多個氣體吸入孔和多個氣體排出孔分別彼此相對。
5.如權利要求1所述的薄膜成形設備，其特征在于，氣體入口孔的橫截面和數量與氣體排出孔的橫截面和數量相等。
6.如權利要求1所述的薄膜成形設備，其特征在于，等離子載體具有矩形框狀結構，并包括導電部分和一對絕緣部分，成對的絕緣部分各具有連接于導電部分的一端部，另一個端部各自形成有基體對著它安裝的突起。
7.如權利要求6所述的薄膜成形設備，其特征在于，各絕緣部分形狀如一平板，并具有連接于導電部分的一端部和一基體支承件與其配合的另一端部，基體支承件具有基體對著其安裝的一突起。
8.如權利要求7所述的薄膜成形設備，其特征在于，各絕緣部分是玻璃板。
9.如權利要求8所述的薄膜成形設備，其特征在于，具有一預定寬度和長度的玻璃件連接于玻璃板的遠端。
10.如權利要求7所述的薄膜成形設備，其特征在于，至少一支承塊固接于等離子載體的成對絕緣部分之間的導電部分，以支承成對的絕緣部分。
11.如權利要求10所述的薄膜成形設備，其特征在于，至少一支承塊具有帶形成在其一表面中的V形溝槽的六面體結構，該六面體有預定的寬度、長度和厚度。
12.如權利要求6所述的薄膜成形設備，其特征在于，等離子載體的絕緣部分具有梯形橫截面，并由陶瓷、耐熱塑料或玻璃制成。
13.如權利要求1所述的薄膜成形設備，其特征在于，兩個基體由等離子載體相互電絕緣，從而它們可使用在容量匹配型的RF等離子化學蒸發(fā)沉積設備之中。
14.如權利要求1所述的薄膜成形設備，其特征在于，通過多個氣體入口孔供給的等離子氣體包括硅鹵素元件的至少一種化合物，例如SiH4，Si2H6，SiF4或SiH2Cl2。
15.一種薄膜成形設備，它包括界定反應室、并起到接地電極的作用的殼體；中心地且牢固地固定在殼體的反應室內的電極裝置，該電極裝置將反應室一分為二；以及可拆卸地設置在殼體的反應室內、并具有矩形框狀結構的等離子載體，該等離子載體與安裝于其上的至少一基體協(xié)作以形成輝光放電空間，等離子載體形成有用于使輝光放電空間與外部相連通的許多氣體入口孔和多個氣體排出孔。
16.如權利要求15所述的薄膜成形設備，其特征在于，等離子載體的一部分由諸如金屬之類的導電材料制成為導電部分，該導電部分的兩端中的每一端形成有凹槽，具有一預定寬度和長度的玻璃板的一端插入和固定在該凹槽中，玻璃板的另一端被絕緣材料制成的一基體支承部配合，當至少一基體安裝于基體支承件時，導電部分電連接于殼體，并與供電電極裝置電絕緣。
17.如權利要求15所述的薄膜成形設備，其特征在于，至少一基體安裝于每個等離子載體上，多個等離子載體可拆卸地安裝在殼體和電極裝置之間。
18.如權利要求15所述的薄膜成形設備，其特征在于，形成有多個氣體入口孔和多個氣體排出孔，使它們分別彼此相對；多個氣體入口孔的橫截面和數量與氣體排出孔的橫截面和數量相等；在等離子載體的外部形成多個氣體入口空間和多個氣體出口空間。
19.一種薄膜成形設備，它包括多個接地電極和供電電極交替設置，以使兩個相鄰電極相互分開一預定距離；以及多個等離子載體各自安裝在接地電極和供電電極之間，每個等離子載體具有至少一個安裝于其上的基體。
全文摘要
一種薄膜成形設備(100)包括界定反應室(101)的殼體;牢固地固定在殼體的反應室(101)內的一對電極(103,104),使它們相互分開一預定距離;以及可拆卸地設置在成對電極(103,104)之間、并具有安裝于其上的至少一基體(115)的等離子載體(102),等離子載體(102)和至少一基體(115)相互協(xié)作以形成輝光放電空間(120),等離子載體(102)形成有用于使輝光放電空間與外部相連通的多個氣體吸入孔(108b)和多個氣體排出孔(108b)。根據本發(fā)明,在等離子化學蒸發(fā)沉積設備中,由等離子載體形成輝光放電空間,從而簡化了清潔步驟,并提高了生產率,同時還提供了箱式載體型等離子化學蒸發(fā)沉積設備的諸優(yōu)點。
文檔編號H01J37/32GK1327486SQ98814345
公開日2001年12月19日 申請日期1998年12月1日 優(yōu)先權日1998年12月1日
發(fā)明者金大圓, 裵相淳 申請人:Sk株式會社