一種低溫等離子體處理裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)了一種低溫等離子體處理裝置，其中，一種低溫等離子體處理裝置包括：進(jìn)行等離子體反應(yīng)的反應(yīng)室，所述反應(yīng)室內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一電極板和第二電極板，第一電極板與所述反應(yīng)室外殼絕緣，第二電極板與所述反應(yīng)室外殼一起接地；所述反應(yīng)室設(shè)置有進(jìn)氣口，反應(yīng)室與第一電極板之間設(shè)有氣體分配器，工作氣體通過(guò)所述進(jìn)氣口經(jīng)過(guò)所述氣體分配器進(jìn)入所述反應(yīng)室，所述反應(yīng)室的兩側(cè)設(shè)置有反應(yīng)后氣體的出氣口；至少兩個(gè)射頻源通過(guò)相應(yīng)的射頻源匹配網(wǎng)絡(luò)，利用饋入元件與第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)連接，所述第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)至少為兩個(gè)。采用本實(shí)用新型，實(shí)現(xiàn)解耦，獨(dú)立控制等離子體的密度和鞘層電壓，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的射頻饋入結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】一種低溫等離子體處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及等離子體技術(shù)，尤其涉及一種低溫等離子體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，等離子體技術(shù)廣泛應(yīng)用于表面物質(zhì)的刻蝕和薄膜的沉積。在表面物質(zhì)的刻蝕方面，等離子體刻蝕具有良好的刻蝕速率和各向異性、刻蝕選擇性及工藝的可重復(fù)性等諸多優(yōu)點(diǎn)；在薄膜沉積方面，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced chemicalVapor Deposition, PECVD)以其沉積溫度低、對(duì)基體影響小、沉積速度快、膜的厚度及成分均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，被工業(yè)廣泛應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，將高頻的RF源連接在陰性電極板上用以等離子體形成及密度控制，低頻的RF源被連接在陽(yáng)性電極板上用以調(diào)制等離子體鞘層，通過(guò)鞘層偏壓來(lái)控制離子到達(dá)基材表面的能量。
[0004]然而，上述技術(shù)仍然存在甚高頻引發(fā)的駐波效應(yīng)和趨膚效應(yīng)明顯；甚高頻與其他頻率的耦合效應(yīng)明顯，很難實(shí)現(xiàn)等離子體密度和鞘層偏壓的獨(dú)立控制；在大面積基材上電場(chǎng)均勻性不夠等問(wèn)題；同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中等離子體裝置的饋入結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種低溫等離子體處理裝置，可低成本的獲得大面積電場(chǎng)的均勻性，有效解耦，并有效減少甚高頻引發(fā)的駐波效應(yīng)和趨膚效應(yīng)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種低溫等離子體處理裝置，包括:
[0007]進(jìn)行等離子體反應(yīng)的反應(yīng)室，所述反應(yīng)室內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一電極板和第二電極板，所述第一電極板與所述反應(yīng)室外殼絕緣，所述第二電極板與所述反應(yīng)室外殼一起接地；
[0008]所述反應(yīng)室設(shè)置有進(jìn)氣口，所述反應(yīng)室與所述第一電極板之間設(shè)有氣體分配器，工作氣體通過(guò)所述進(jìn)氣口經(jīng)過(guò)所述氣體分配器進(jìn)入所述反應(yīng)室，所述反應(yīng)室的兩側(cè)設(shè)置有反應(yīng)后氣體的出氣口；
[0009]至少兩個(gè)射頻源分別通過(guò)相應(yīng)的射頻源匹配網(wǎng)絡(luò)，利用饋入元件與所述第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)連接，其中所述第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)至少為兩個(gè)。
[0010]其中，所述第一電極板與所述第二電極板之間的間距為固定或可調(diào)。
[0011]其中，所述第一電極板和所述第二電極板的材料為鋁材，所述第一電極板與所述反應(yīng)室外殼之間絕緣材料為陶瓷或聚四氟乙烯。
[0012]其中，所述射頻源匹配網(wǎng)絡(luò)包括“L”型電路或“ ”型電路。
[0013]其中，所述饋入元件包括同軸電纜、三明治結(jié)構(gòu)的扁平帶的同心結(jié)構(gòu)的柱狀饋入元件中的任一種或者其組合。
[0014]其中，所述三明治結(jié)構(gòu)的扁平帶饋入元件包括由三層銅帶或鋁合金帶構(gòu)成，所述銅帶或所述鋁合金帶的外表面鍍銀，所述銅帶或所述鋁合金帶上下兩層之間采用陶瓷或聚四氟乙烯絕緣。
[0015]其中，所述同心結(jié)構(gòu)的柱狀饋入元件的內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體為不同外徑和壁厚的銅管構(gòu)成，所述銅管外表面鍍銀，所述銅管之間填充SiO2絕緣。
[0016]其中，還包括冷卻管道，所述冷卻管道安裝于所述饋入元件上，所述冷卻管道中包含冷卻介質(zhì)。
[0017]其中，至少兩個(gè)所述射頻饋入點(diǎn)共同電連接到一個(gè)相同的所述射頻源上。
[0018]其中，所述第一電極板的長(zhǎng)為1500mm-2600mm,寬為800mm-2200mm,厚為15mm。
[0019]實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例，具有如下有益效果:
[0020]本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)低溫等離子體處理裝置可實(shí)現(xiàn)多頻率的有效組合和多點(diǎn)饋入方式的組合，有效減少駐波和趨膚效應(yīng)，更好的實(shí)現(xiàn)解耦，從而可獨(dú)立控制等離子體的密度和鞘層偏壓，并且在第一電極板上實(shí)現(xiàn)至少雙頻的饋入，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的射頻饋入結(jié)構(gòu)，降低了等離子體處理裝置的成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種低溫等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種雙頻四點(diǎn)正方形結(jié)構(gòu)饋入的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種雙頻四點(diǎn)正方形結(jié)構(gòu)饋入的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種雙頻四點(diǎn)長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)饋入的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種雙頻四點(diǎn)長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)饋入的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0028]實(shí)施例一:
[0029]請(qǐng)參見(jiàn)圖1和圖2，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種低溫等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種雙頻四點(diǎn)正方形結(jié)構(gòu)饋入的結(jié)構(gòu)示意圖，即所述第一電極板上饋入結(jié)構(gòu)圖，本實(shí)施例的低溫等離子體處理裝置包括:
[0030]進(jìn)行等離子體反應(yīng)的反應(yīng)室10，所述反應(yīng)室10內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一電極板21和第二電極板22,所述第一電極板21與所述反應(yīng)室10外殼絕緣,所述第二電極板22與所述反應(yīng)室10外殼一起接地；第一電極板與第二電極板平行。
[0031]所述反應(yīng)室10設(shè)置有輸入工作氣體的進(jìn)氣口 11，所述反應(yīng)室10與所述第一電極板21之間設(shè)有氣體分配器12，工作氣體通過(guò)所述進(jìn)氣口 11經(jīng)過(guò)所述氣體分配器12進(jìn)入所述反應(yīng)室10，所述反應(yīng)室10的兩側(cè)設(shè)置有反應(yīng)后氣體的出氣口 13和出氣口 14;其中，利用真空泵從出氣口 14將反應(yīng)后的氣體抽出。
[0032]至少兩個(gè)射頻源分別通過(guò)相應(yīng)的射頻源匹配網(wǎng)絡(luò)，利用饋入元件與所述第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)連接，其中所述第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)至少為兩個(gè)，所述第二電極板上放置基材40。
[0033]第一射頻源32經(jīng)由第一射頻匹配網(wǎng)絡(luò)34利用饋入元件30電連接至第一組射頻饋入點(diǎn)36 ;第二射頻源33經(jīng)由第二射頻匹配網(wǎng)絡(luò)35利用饋入元件31電連接至第二組射頻饋入點(diǎn)37，其中第一射頻源32為高頻，第二射頻源33為低頻。
[0034]實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果為:
[0035]本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)多頻率的有效組合和多點(diǎn)饋入方式的組合，可以有效減少駐波和趨膚效應(yīng)，更好的實(shí)現(xiàn)解耦，從而可以獨(dú)立控制等離子體的密度和鞘層偏壓，并且在第一電極板上實(shí)現(xiàn)至少雙頻的饋入，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的射頻饋入結(jié)構(gòu)，降低了等離子體處理裝置的成本。
[0036]實(shí)施例二:
[0037]該實(shí)施例包括上述實(shí)施例所述的反應(yīng)室10、第一電極板21、第二電極板22、進(jìn)氣口 11、氣體分配器12、兩個(gè)出氣口 13和14、兩個(gè)饋入元件30和31、第一射頻源32和第二射頻源33、第一射頻匹配網(wǎng)絡(luò)34和第二射頻匹配網(wǎng)絡(luò)35、第一組饋入點(diǎn)36和第二組饋入點(diǎn)37，進(jìn)一步具體的，在本實(shí)用新型實(shí)施例中:
[0038]所述射頻源匹配網(wǎng)絡(luò)34和35包括“L”型電路或“ π ”型電路。
[0039]所述饋入元件30和31包括同軸電纜、三明治結(jié)構(gòu)的扁平帶和同心結(jié)構(gòu)的柱狀饋入元件中的任一種或其組合。所述三明治結(jié)構(gòu)的扁平帶饋入元件包括由三層銅帶或鋁合金帶構(gòu)成，所述銅帶或所述鋁合金帶的外表面鍍銀，所述銅帶或所述鋁合金帶上下兩層之間采用陶瓷或聚四氟乙烯絕緣。
[0040]本實(shí)施例中，所述饋入元件30和31采用三明治結(jié)構(gòu)的扁平帶，上下兩層采用寬200mm,厚0.5mm的銅帶，中間一層采用寬180mm,厚0.5mm的銅帶,銅帶外表面均鍍銀,層層之間采用陶瓷絕緣。
[0041 ] 其中，所述第一電極板與所述第二電極板之間的間距為固定或可調(diào)。
[0042]所述第一電極板與所述第二電極板之間的間距可調(diào)時(shí)，可以調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度。
[0043]本實(shí)用新型實(shí)施例中所述低溫等離子體處理裝置還包括冷卻管道，所述冷卻管道安裝于所述饋入元件上，所述冷卻管道中包含冷卻介質(zhì)。
[0044]當(dāng)所述饋入元件30和31的傳輸功率達(dá)到幾十千瓦時(shí)，饋入元件可以加裝所述冷卻管道，所述冷卻管道中的冷卻介質(zhì)可以是水或空氣等。
[0045]其中，所述第一電極板21和所述第二電極板22的材料為航空鋁材，所述第一電極板與所述反應(yīng)室外殼之間的絕緣材料為陶瓷或聚四氟乙烯，其中，所述第一電極板21采用長(zhǎng)為1500mm-2600mm，寬為800mm-2200mm，厚為15mm的航空鋁材制成。
[0046]參見(jiàn)圖2，在所述第一電極板上以中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，選取邊長(zhǎng)為300mm的正方形，正方形的中心點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)重合，在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)處分別加工M6的內(nèi)螺紋第一組射頻饋入點(diǎn)36和第二組射頻饋入點(diǎn)37，第一對(duì)角線上的位置上的第一組射頻饋入點(diǎn)36用饋入元件30經(jīng)由第一射頻匹配網(wǎng)絡(luò)34連接于第一射頻源32上；第二對(duì)角線位置上的第二組射頻饋入點(diǎn)37用饋入元件31經(jīng)由第二射頻匹配網(wǎng)絡(luò)35連接于第二射頻源33上，其中第一射頻源為高頻，第二射頻源為低頻。其中，在同一電極板上不僅局限于雙頻，可以擴(kuò)展為三頻，甚至更多頻率，且至少兩個(gè)射頻饋入點(diǎn)共同電連接到一個(gè)相同的射頻源上。
[0047]本實(shí)用新型實(shí)施例中正方形排列的饋入點(diǎn)解決了所述第一電極板21為正方形或近似正方形時(shí)的射頻饋入問(wèn)題，再根據(jù)不同的射頻源的頻率來(lái)調(diào)整具體的饋入點(diǎn)連接方式。
[0048]實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果:
[0049]高頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其激發(fā)產(chǎn)生的等離子體密度高，沉積速率比傳統(tǒng)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，成膜質(zhì)量高，速度更快。雙頻技術(shù)能有效控制等離子體對(duì)襯底的轟擊力度，從而更為精確控制鍍膜精度，如厚度、晶相和成分比等；而本實(shí)用新型實(shí)施例采用的多點(diǎn)饋入技術(shù)有效減少駐波和趨膚效應(yīng)，均勻性放電面積增大；高低頻率的有效組合和多點(diǎn)饋入方式的多樣組合，更好的實(shí)現(xiàn)離子通量和能量的解耦，穩(wěn)定獨(dú)立控制等離子體密度和鞘層偏壓；同一電極上實(shí)現(xiàn)雙頻饋入，還可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的射頻饋入結(jié)構(gòu)，降低裝置的成本。
[0050]實(shí)施例三:
[0051]請(qǐng)參見(jiàn)圖3，為本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種雙頻四點(diǎn)正方形結(jié)構(gòu)饋入的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例與上述實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，第一組饋入點(diǎn)與第二組饋入點(diǎn)的布局不同，在該實(shí)施例中，正方形的第一條邊位置上的第一組射頻饋入點(diǎn)36用饋入元件30經(jīng)由第一射頻匹配網(wǎng)絡(luò)34連接于第一射頻源32上；正方形的第二條邊位置上的第二組射頻饋入點(diǎn)37用饋入元件31經(jīng)由第二射頻匹配網(wǎng)絡(luò)35連接于第二射頻源33上，其中，第一射頻源32為高頻，第二射頻源33為低頻。
[0052]實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果:
[0053]高頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其激發(fā)產(chǎn)生的等離子體密度高，沉積速率比傳統(tǒng)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，成膜質(zhì)量高，速度更快。雙頻技術(shù)能有效控制等離子體對(duì)襯底的轟擊力度，從而更為精確控制鍍膜精度，如厚度、晶相和成分比等；而本實(shí)用新型實(shí)施例采用的多點(diǎn)饋入技術(shù)有效減少駐波和趨膚效應(yīng)，均勻性放電面積增大；高低頻率的有效組合和多點(diǎn)饋入方式的多樣組合，更好的實(shí)現(xiàn)離子通量和能量的解耦，穩(wěn)定獨(dú)立控制等離子體密度和鞘層偏壓；同一電極上實(shí)現(xiàn)雙頻饋入，還可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的射頻饋入結(jié)構(gòu)，降低裝置的成本。
[0054]實(shí)施例四:
[0055]請(qǐng)參見(jiàn)圖4，為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種雙頻四點(diǎn)長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)饋入的結(jié)構(gòu)示意圖，與上述實(shí)施例的不同之處在于，本實(shí)用新型實(shí)施例中所述長(zhǎng)方形排列的饋入點(diǎn)解決所述第一電極板21是長(zhǎng)方形時(shí)的射頻饋入問(wèn)題，然后根據(jù)不同的射頻源的頻率來(lái)調(diào)整具體的饋入點(diǎn)連接方式，具體為:
[0056]所述第一饋入元件30和第二組饋入元件31采用同心結(jié)構(gòu)的柱狀饋入元件，其內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體為不同外徑和壁厚的銅管構(gòu)成，所述銅管外表面鍍銀，所述銅管之間填充SiO2絕緣。
[0057]具體為，本實(shí)施例的第一電極板21采用長(zhǎng)1800mm，寬800mm，厚15mm的特種航空招材制成，以中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，選取邊長(zhǎng)為400mmX 150mm的長(zhǎng)方形,長(zhǎng)方形的中心點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)重合，在長(zhǎng)方形的四個(gè)頂點(diǎn)處分別加工M5的內(nèi)螺紋第一組射頻饋入點(diǎn)36和第二組射頻饋入點(diǎn)37。饋入元件30和饋入元件31采用同心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部導(dǎo)體采用外徑Φ25πιπι，壁厚Imm銅管,外部導(dǎo)體采用外徑Φ 32mm,壁厚0.5mm銅管,銅管外表面均鍍銀,兩銅管之間填充Si02絕緣。第一組長(zhǎng)邊位置的第一組射頻饋入點(diǎn)36采用饋入元件30經(jīng)由第一射頻匹配網(wǎng)絡(luò)34連接于第一射頻源32上，頻率為高頻，第二組長(zhǎng)邊位置的第二組射頻饋入點(diǎn)37用饋入元件31經(jīng)由第二射頻匹配網(wǎng)絡(luò)35連接于第二射頻源33上，頻率為低頻。
[0058]實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果:
[0059]高頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其激發(fā)產(chǎn)生的等離子體密度高，沉積速率比傳統(tǒng)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，成膜質(zhì)量高，速度更快。雙頻技術(shù)能有效控制等離子體對(duì)襯底的轟擊力度，從而更為精確控制鍍膜精度，如厚度、晶相和成分比等；而本實(shí)用新型實(shí)施例采用的多點(diǎn)饋入技術(shù)有效減少駐波和趨膚效應(yīng)，均勻性放電面積增大；高低頻率的有效組合和多點(diǎn)饋入方式的多樣組合，更好的實(shí)現(xiàn)離子通量和能量的解耦，穩(wěn)定獨(dú)立控制等離子體密度和鞘層偏壓；同一電極上實(shí)現(xiàn)雙頻饋入，還可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的射頻饋入結(jié)構(gòu)，降低裝置的成本。
[0060]實(shí)施例五:
[0061]請(qǐng)參見(jiàn)圖5，為本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種雙頻四點(diǎn)長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)饋入的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型實(shí)施例與上述實(shí)施例的不同之處在于，本實(shí)用新型實(shí)施例的第一電極板21采用長(zhǎng)1800mm，寬800mm，厚15mm的特種航空鋁材制成，以中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，選取邊長(zhǎng)為400mmX 150mm的長(zhǎng)方形，長(zhǎng)方形的中心點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)重合，在長(zhǎng)方形的四個(gè)頂點(diǎn)處分別加工M5的內(nèi)螺紋第一組射頻饋入點(diǎn)36和第二組射頻饋入點(diǎn)37。饋入元件30和饋入元件31采用同心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部導(dǎo)體采用外徑Φ25πιπι，壁厚Imm銅管，外部導(dǎo)體采用外徑Φ32πιπι，壁厚
0.5_銅管，銅管外表面均鍍銀，兩銅管之間填充Si02絕緣。第一組短邊位置的第一組射頻饋入點(diǎn)36采用饋入元件30經(jīng)由第一射頻匹配網(wǎng)絡(luò)34連接于第一射頻源32上，頻率為高頻，第二組短邊位置的第二組射頻饋入點(diǎn)37用饋入元件31經(jīng)由第二射頻匹配網(wǎng)絡(luò)35連接于第二射頻源33上，頻率為低頻。
[0062]通過(guò)射頻饋入點(diǎn)不同的組合方式分別電連接到高低頻的射頻源實(shí)現(xiàn)相位的調(diào)制。
[0063]實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果:
[0064]高頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其激發(fā)產(chǎn)生的等離子體密度高，沉積速率比傳統(tǒng)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，成膜質(zhì)量高，速度更快。雙頻技術(shù)能有效控制等離子體對(duì)襯底的轟擊力度，從而更為精確控制鍍膜精度，如厚度、晶相和成分比等；而本實(shí)用新型實(shí)施例采用的多點(diǎn)饋入技術(shù)有效減少駐波和趨膚效應(yīng)，均勻性放電面積增大；高低頻率的有效組合和多點(diǎn)饋入方式的多樣組合，可以通過(guò)相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)高低頻的解離，更好的實(shí)現(xiàn)離子通量和能量的解耦，穩(wěn)定獨(dú)立控制等離子體密度和鞘層偏壓；同一電極上實(shí)現(xiàn)雙頻饋入，還可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的射頻饋入結(jié)構(gòu)，降低裝置的成本。
[0065]實(shí)施例六:
[0066]本實(shí)用新型實(shí)施例所述的低溫等離子體處理裝置可應(yīng)用在等離子體薄膜制備和刻蝕設(shè)備中，具體步驟為:
[0067]將待處理基材放置在反應(yīng)室內(nèi)的第二電極板上，通過(guò)所述反應(yīng)室兩側(cè)設(shè)置的出氣口，抽出氣體；
[0068]當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的溫度達(dá)到預(yù)定的溫度，且所述反應(yīng)室壓力達(dá)到l-2X10_4mbar時(shí)，將工作氣體通過(guò)所述反應(yīng)室設(shè)置的進(jìn)氣口在氣體分配器中混合后輸入到所述反應(yīng)室；
[0069]調(diào)節(jié)所述反應(yīng)室壓力，并打開(kāi)所需頻率的射頻源，其中所述射頻源通過(guò)相應(yīng)的射頻匹配網(wǎng)絡(luò)利用饋入元件與第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)連接并持續(xù)放電預(yù)定時(shí)間；
[0070]關(guān)閉所述射頻源。
[0071]其中，當(dāng)制備非晶硅或微晶硅薄膜時(shí)，所述預(yù)定的溫度范圍為160°C -200°C，調(diào)節(jié)所述反應(yīng)室壓力范圍為lmbar-8mbar,預(yù)定時(shí)間范圍為15min-30min ；
[0072]當(dāng)刻蝕硅基材時(shí)，所述預(yù)定的溫度范圍為40°C -80°C，調(diào)節(jié)所述反應(yīng)室壓力范圍為0.2mbar-5mbar,預(yù)定時(shí)間范圍為4min_6min。
[0073]采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫等離子體處理裝置進(jìn)行等離子體處理，以制備非晶硅/微晶硅薄膜的具體步驟為:
[0074]a)取I片1400 X 1100X 3mmTC0導(dǎo)電玻璃基板放置在反應(yīng)室10的第二電極板22上，膜面朝外，玻璃面朝電極；
[0075]b)設(shè)定反應(yīng)室10溫度160_200°C ；
[0076]c)當(dāng)反應(yīng)室10真空抽到l_2X10_4mbar之后，從進(jìn)氣口 11通入15-lOOslm H2,同時(shí)調(diào)節(jié)反應(yīng)室10壓力0-2mbar，預(yù)熱3_5min ；
[0077]d)調(diào)節(jié)反應(yīng)室10壓力2_6mbar，加熱2_3min，關(guān)閉H2;
[0078]e)重新通入50_100slm的H2、5_10slm的SiH4進(jìn)入反應(yīng)室10，調(diào)節(jié)反應(yīng)室10壓力 2_8mbar,預(yù)通氣 10_20s ；
[0079]f)打開(kāi)第一射頻源32 (設(shè)定40.68MHZ)，功率2000-3000W ;第二射頻源33 (設(shè)定2MHZ)，功率300-800W，放電15_30min，沉積非晶硅/微晶硅本征層；
[0080]g)關(guān)閉電源，延時(shí)5-10s，關(guān)閉H2、SiH4，抽真空。
[0081 ] 經(jīng)mapping測(cè)試和量子效率(Quantum Efficiency, QE)測(cè)試，膜層的均勻性為
7.2%，微晶硅薄膜晶化率85.6%。
[0082]采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫等離子體處理裝置進(jìn)行等離子體處理，以刻蝕硅基材的具體步驟為:
[0083]a)取若干片Si外延片，其上沉積一層Si02作為掩膜層，將其放置在反應(yīng)室10的第二電極板22上，掩膜層朝外；
[0084]b)設(shè)定刻蝕溫度40_80°C ；
[0085]c)當(dāng)反應(yīng)室10真空抽到1-2 X KT4Hibar之后，從進(jìn)氣口 40通入10_20slm的02、40-100slm的SF6，同時(shí)調(diào)節(jié)反應(yīng)室10壓力為0.2-5mbar ；
[0086]d)打開(kāi)第一射頻源32 (設(shè)定60MHZ)電源，功率1000-1500W ;第二射頻源33 (設(shè)定 2MHZ)，功率 100-500W，刻蝕 4_6min ；
[0087]e)關(guān)閉兩個(gè)射頻源，延時(shí)5-10s，關(guān)閉02、SF6，抽真空。
[0088]經(jīng)臺(tái)階儀測(cè)試，刻蝕速率5.3um/min,刻蝕均勻性為±2.7%。
[0089]實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例，具有如下有益效果:
[0090]本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)多頻率的有效組合和多點(diǎn)饋入方式的組合，可以有效減少駐波和趨膚效應(yīng)，更好的實(shí)現(xiàn)解耦，從而可以獨(dú)立控制等離子體的密度和鞘層偏壓，并且在第一電極板上實(shí)現(xiàn)至少雙頻的饋入，雙頻技術(shù)能有效控制等離子體對(duì)襯底的轟擊力度，從而更為精確控制鍍膜精度，如厚度、晶相和成分比等。
[0091]以上所揭露的僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫等離子體處理裝置，其特征在于，包括: 進(jìn)行等離子體反應(yīng)的反應(yīng)室，所述反應(yīng)室內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一電極板和第二電極板，所述第一電極板與所述反應(yīng)室外殼絕緣，所述第二電極板與所述反應(yīng)室外殼一起接地； 所述反應(yīng)室設(shè)置有進(jìn)氣口，所述反應(yīng)室與所述第一電極板之間設(shè)有氣體分配器，工作氣體通過(guò)所述進(jìn)氣口經(jīng)過(guò)所述氣體分配器進(jìn)入所述反應(yīng)室，所述反應(yīng)室的兩側(cè)設(shè)置有反應(yīng)后氣體的出氣口； 至少兩個(gè)射頻源分別通過(guò)相應(yīng)的射頻源匹配網(wǎng)絡(luò)，利用饋入元件與所述第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)連接，其中所述第一電極板上的射頻饋入點(diǎn)至少為兩個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，包括所述第一電極板與所述第二電極板之間的間距為固定或可調(diào)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括所述第一電極板和所述第二電極板的材料為鋁材，所述第一電極板與所述反應(yīng)室外殼之間的絕緣材料為陶瓷或聚四氟乙烯。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述射頻源匹配網(wǎng)絡(luò)包括“L”型電路或“π ”型電路。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述饋入元件包括同軸電纜、三明治結(jié)構(gòu)的扁平帶和同心結(jié)構(gòu)的柱狀饋入元件中的任一種或者其組合。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述三明治結(jié)構(gòu)的扁平帶饋入元件包括由三層銅帶或鋁合金帶構(gòu)成，所述銅帶或所述鋁合金帶的外表面鍍銀，所述銅帶或所述鋁合金帶上下兩層之間采用陶瓷或聚四氟乙烯絕緣。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述同心結(jié)構(gòu)的柱狀饋入元件包括由不同外徑和壁厚的銅管構(gòu)成內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體，其中，所述銅管外表面鍍銀，所述銅管之間填充SiO2絕緣。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括冷卻管道，所述冷卻管道安裝于所述饋入元件上，其中，所述冷卻管道中包含冷卻介質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述射頻饋入點(diǎn)包括至少有兩個(gè)所述射頻饋入點(diǎn)共同電連接到一個(gè)相同的所述射頻源上。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一電極板的長(zhǎng)為1500_-2600_，寬為 800mm-2200mm,厚為 15mm。
【文檔編號(hào)】H05H1/46GK203574925SQ201320602148
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】何祝兵, 王春柱, 蘇奇聰 申請(qǐng)人:南方科技大學(xué)