等离子体辅助化学气相沉积装置制造方法及图纸

一种等离子体辅助化学气相沉积装置，包括：反应腔、承载板、电极、多个电极支撑件、进气装置、以及排气装置。高度调整件配置于反应腔外。承载板与电极互相对应并配置于反应腔内。电极支撑件位于电极的一侧并抵顶电极，并穿出反应腔而连接至高度调整件。进气装置及排气装置分别连接至反应腔。本实用新型专利技术的等离子体辅助化学气相沉积装置，由于承载板为固定式的设计，因此反应腔下方机械体积可得到大幅减少，可使等离子体辅助化学气相沉积装置整体厚度下降，可利用多出的空间堆叠多个处理腔进行批次工艺，有效的大幅提升产能。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于一种化学气相沉积装置及设备，尤其指一种使用于面板显示器制造，或是太阳能薄膜生产中用于大尺寸基材的等离子体辅助化学气相沉积装置以及包括 该装置的设备。
技术介绍
随着高科技产业的快速发展，等离子体辅助化学气相沉积技术一直以来受到各界 广泛的重视及应用，特别是在半导体组件工艺上的产品提升有着举足轻重的地位。举凡 TFT-LCD中多晶硅薄膜的制作，或是太阳能电池中硅芯片基材与薄膜太阳能基板的制作，皆 须使用等离子体辅助化学气相沉积的装置来进行。 决定未来太阳能电池能否日益普及的三大因素为一、成本与价格，二、模块的效 率，三、产能规模与利用率。为求尽速促成太阳能电池的普遍化，经由不断尝试并开发出更 先进的相关工艺设备是重要且必要的手段。 然而影响薄膜(amorphous silicon)太阳能电池效能的关键因素在于关键的 PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor D印osition，等离子体辅助化学气相沉积)技 术，主要的问题点有(1)均匀度问题因为不是整片硅晶圆，所以薄膜均匀度会引响效能。 (2)材料本身缺陷问题因为薄膜材料特性，表面的悬垂键(dangling bonds)的数目较多， 一般使用氢气可以填补悬垂键空缺，但过量的氢气却适得其反。在大量批次式PE-CVD设备 中不易控制工艺条件。(3)接口 (interface)问题目前业界提供的大都为p-i-n结构的 工艺，其中i_层(i-layer)为硅纳米晶体(nanocrystalline silicon, grainsize :10 lOOnm)，可作为吸光材料，且可以将薄膜太阳能电池的光电转换效率有效提升，但是由于硅 纳米晶体的晶粒较小，表面积较大，表面的悬垂键(dangling bonds)的数目较多，因此会妨 碍薄膜太阳能电池的效率进一步提升，一般使用SiNx或是Al203薄膜，在i-层(硅纳米晶 体)的表面包覆一层绝缘层，可以有效降低表面悬垂键的密度，进一步提高薄膜太阳能电 池的效率。目前大量批次式无此工艺。(4)污染问题大量批次式PE-CVD设备，使用同一 个真空反应腔体进行p-i-n结构沉积，其中掺杂气体B2H6或是PH3无法完全清除干净，会交 替污染。影响薄膜层的纯度。(5)串联结构式的新世代技术，大量批次式PE-CVD设备无法 同时备制。 4t学气相 冗积、(chemical vapor d印osition， CVD)为一种利用4t学反应形成 薄膜的镀膜方式。而等离子体辅助化学气相沉积(Plasma EnhancedChemical V即or D印osition，PECVD)则属于化学气相沉积的范畴，其主要工艺是将气体或单体通入真空腔， 利用等离子体加速气体及单体的化学反应，同时于基材表面沉积薄膜。 如图1A，为一公知的等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)装置的示意图。 一般的 等离子体辅助化学气相沉积装置包含有一反应腔10 ; —电极11与一承载板16，一支撑衍 架17，皆配置于反应腔10内，此承载板16同时具有加热功能；一进气装置12与一排气装 置13 ;以及射频(RF)电源供应源14(用以提供电极11 一射频电源)。当欲增加沉积的膜厚时，虽然可由提高射频源的频率来达成，但却容易产生驻波效应(standing wave)。另外， 由于承载板16与电极11间的距离为工艺参数中的一个重要条件，因此公知PECVD装置是 于反应腔10下方装设调整马达18以使承载板16可上下移动。但此调整马达再加上承载 板16原本所需的加热及排气等机构，使得反应腔10下方的机械零件占了非常大的体积，因 此造成PECVD装置的整体厚度无法减少；同时因承载板长期加热易产生变形，需有一个以 上的支撑衍架17来支撑固定，且因加热承载台为可动式的结构体，易在移动时产生摇晃偏 转等位置偏差，导致电极与基板的距离偏差而使沉膜厚度的均匀度大受影响。故，当必须应 用于大量生产、提高沉积膜厚、同时具有承载板与电极距离可调式的功能、以及具有使装置 整体厚度减少的优点时，传统的装置则必须再作改良，否则无法达成需求。 目前业界所使用在TFT-LCD中多晶硅薄膜的制作，或是太阳能电池中硅芯片基材 与薄膜太阳能基板的制作的等离子体辅助化学气相沉积装置主要包括连续式PECVD装 置、批次式PECVD装置、堆叠批次式、多腔集束式PECVD装置等。 如图1B所示为，其为一多腔集束式的示意图。此方式虽有良好的成膜质量控制与 均匀度的优势，但占地面积大，且无批次大量生产的能力，成本过高是此系列机型的缺点。 如图2A以及2B所示，其为一连续式PECVD装置的示意图。此连续式PECVD装置 是由复数个PECVD腔体2以串联方式组合而成。其中，PECVD腔体2的反应腔10内的相对 二侧系分别装设有一电极11，且电极与进气装置12连接；加热板21配置于反应腔中间位 置，以同时提供热源给予左右方的基板15 ;反应腔10下方配置有排气装置13。传输装置 19将基板载送连续传输通过各个PECVD腔体2，使可形成厚度足够的薄膜。然而，虽此连续 式PECVD装置可制造足够厚度的薄膜，其装置整体所需的空间过大，因此造成厂务成本过 高。此外，若连续式PECVD装置中的任何一机台发生故障，则整条产线会受影响而被迫停止 运作，因此产量立刻降低。再者，还有腔体2之间互相污染的问题难以解决。 另外一种PECVD装置为批次式PECVD装置。如图3A与3B所示，其系一种批次式 PECVD装置所使用的治具。此治具中同时具有多个电极ll，每个电极ll皆单独与一射频 (RF)电源供应源14连接，而每一电极11与电极11之间皆具有一玻璃夹治位置22。当使 用此装置时，首先将待加工的基板(图未示)插入治具中的玻璃夹治位置22，基板(图未 示)插入的数量可为数十片以上，接着将此治具整个放置于一热炉中进行加热，加热完毕 后导入射频(RF)电源使反应进行。然而，虽然此种方式可同时处理数十片以上的基板，但 时常由于射频(RF)电源供应源14数量过多而造成相互之间的干扰，使得故障机率相较其 它装置高出许多。并且，反应气体无法均匀分散，因而造成沉膜厚度严重不均匀的问题时常 出现。此法可以大量批次生产来降低成本，但在机构内无承载的加热装置，以及良好的气体 分散机构来进行均匀度的控制，因此沉膜的质量无法有效的控制。 另外一种PECVD装置为堆叠批次式PECVD装置。如图4B所示，是一个反应单元53 内堆叠多个PECVD装置23所使用的结构。此反应单元53中同时具有多个等离子体辅助 化学气相沉积装置23，每个装置23皆具有如图4A的结构，其包括一电极11与一承载板 16，皆配置于装置23内，此承载板16不具有加热功能，因此需在反应腔10的上下处另设置 加热板；一进气装置12与一个以上排气装置13 ;以及射频(RF)电源供应源14(用以提供 电极11 一射频电源)。电极11皆单独与一射频(RF)电源供应源14连接。当使用此装置 时，虽然此种方式可同时处理数十片以上的基板，但时常由于各个反应腔10的内部电极距4离为固定型式，因此沉膜的速度降低。此法可以大量批次生产来降低成本，但在机构无法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体辅助化学气相沉积设备，其特征在于，包括：　　　　一加载单元；　　　　一输出单元；　　　　至少一反应单元；以及　　　　一传输单元；　　　　其中，该加载单元、该输出单元、以及该反应单元系围绕该传输单元的周围而配置，或配置于该传输单元的一侧，并分别与该传输单元连接；　　　　该至少一反应单元各自独立地包括二个以上的等离子体辅助化学气相沉积装置，且该二个以上的等离子体辅助化学气相沉积装置互相堆叠而配置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟德，罗顺远，陈友凡，杨宏河，孙湘平，
申请(专利权)人：富临科技工程股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]