提供了一种用于将半导电层沉积到非常大的玻璃区域上的ＲＦ等离子体反应器（４０）。该ＲＦ等离子体反应器包括真空室（１８）、反应器室（２４）、ＲＦ电源（１２）、匹配网络（１４）、位于真空室内部的第一（２２）和第二金属板（２０）以及被限定在第一和第二金属板之间的等离子体放电区（３０）。该ＲＦ等离子体反应器进一步包括馈送线（２６）和阻抗变换电路（４２），其两者都电连接到第一金属板。该阻抗变换电路进一步包括变换反应器的阻抗的阻塞可调电容器（Ｃａｒ）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用来处理非常大面积的显示器的RF电容性耦合等离子体反应器。更具体地说，本专利技术涉及通常在13.56MHz或更低的频率下输送给等离子体的RF功率的耦合效率的改善。
技术介绍
本专利技术是基于在用于显示器和太阳能制造工业的非常大的玻璃面积上沉积半导电层中出现的问题和要求。然而，所得到的解决方案可以应用于其它的应用。因此，虽然本专利技术被描述为涉及用于非常大面积的显示器加工的等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)系统的等离子体反应器，但是本专利技术也可以应用到涉及等离子体反应器的其它应用。此外，在美国专利号No.6,281,469中公开了用于非常大面积的显示器加工的PECVD的开发，在此并入其内容作为参考。图1示出了用于PECVD系统的常规电容性耦合RF等离子体反应器系统10。反应器系统10包括RF电源12、匹配网络14、反应器室16、和真空室18。反应器室16包括封闭在金属反应器外壳24中的两个平行设置的金属板20、22。第一金属板22通过馈送元件26和匹配网络14电连接到RF电源12，并且因此第一金属板22是有效(live)电极。第二金属板20连接到地，并且因此是接地电极。在沉积过程期间，衬底放置在第二金属板20上以便处理。馈送元件26被接地屏蔽28屏蔽并且可以是本领域中已知的电馈送元件中的任何一种类型，例如RF带状线、RF条带、或三平板式带状线(triplatestripline)。等离子体放电区30被限定在这两个金属板20、22之间。如图1中所示，RF电源12和匹配网络14位于真空室18的外部，并且反应器室16和馈送元件26位于真空室的内部。因此，在沉积过程期间，RF电源12和匹配网络14在大气条件下，并且反应器室16和RF馈送线28在真空条件下。用来在PECVD工艺中形成等离子体的典型气体是氮化硅SiN气体。然而，通常本领域中已知的其它气体可以在这种类型的应用中使用，例如有机金属化合物、氢化物和卤化物。图2示出了沉积SiN期间常规的PECVD系统的简化等效电路并且将用来说明常规RF等离子体反应器系统10的缺点。虚线方框代表如参考数字所表示的常规RF等离子体反应器系统10的一部分。在沉积过程期间，在常规RF等离子体反应器中，为了实现必要的沉积速率并且保持合理的生产量，13.56MHz的射频的几千瓦的RF功率必须被传输给等离子体。这种在大面积平行板反应器中的工艺的缺点是在有效电极22和接地的反应器外壳24之间形成了非常大的寄生反应器电容CR，通常大于5000pF。因此，馈送元件26必须能够处理非常大的RF电流IF，通常大于300A。大的RF电流需要非常宽的带状线设计，其在馈送元件26的有效线和接地屏蔽28之间引起第二寄生馈送线电容CF。馈送线电容CF通常大于3000pF。反应器CR和馈送线CF电容将等离子体阻抗ZP变换为具有非常小的值的馈通阻抗Re(ZF)，通常小于0.05欧姆。馈通阻抗Re(ZF)是在真空室18的入口处所看见的阻抗，在此馈送元件26进入真空室18。馈通阻抗Re(ZF)又产生更大的RF电流IF，通常大于400A，其现在必须通过匹配网络14和馈送元件26来调节。结果，通过RF电源传输的功率的大部分分别消耗在匹配网络14和馈送元件26的损耗元件RM、RF中。因此，系统的效率低，通常ηs＜0.3。因此，为了实现必要的等离子体功率密度和沉积速率，需要非常大并且昂贵的RF电源。此外，由于玻璃的尺寸增加等离子体的效率，因此在13.56MHz的RF频率下功率耦合效率减小到小于20％的值。存在几种处理上述问题的解决方案，但是每一个都具有另外的缺点。例如，可以通过增加有效部件即有效电极22和馈送元件26与接地部件即反应器外壳24和接地屏蔽28之间的间隙来减小寄生电容CR和CF。然而，该解决方案的缺点是可能会点燃这些间隙之间的等离子体。另一种解决方案是用水冷却该反应器。然而在真空系统中这是困难的，并且水冷却并没有明显增强等离子体耦合效率。另一种解决方案是给RF等离子体反应器系统10增加阻抗变换电路。可以通过减小RF电流IF来降低分别通过匹配网络14和馈送元件26中的损耗元件RM、RF的功率损耗。减小RF电流IF同时保持等离子体功率可以利用阻抗变换电路来完成，该阻抗变换电路提高了馈通阻抗Re(ZF)。理论上，在有效电极和地之间连接电感器将足够作为阻抗变换电路。但是，由于几个原因，只由一个电感器构成的阻抗变换电路是不切实际的。例如，该电感器必需是低损耗电感器，因此没有什么阻止DC电压短接到地，并且没有调谐能力。因此，所希望的是克服了上述缺点的、用于处理非常大的衬底的RF电容性耦合等离子体反应器的实用阻抗变换电路。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供等离子体反应器，其包括真空室、位于真空室内部的第一金属板和第二金属板、RF电源、匹配网络、被限定在第一和第二金属板之间的包含等离子体的等离子体放电区、电连接到第一金属板的馈送元件、以及电连接到第一金属板的阻抗变换电路。根据本专利技术的另一方面，提供等离子体反应器，其包括真空室、RF电源、匹配网络、位于真空室内部的第一金属板和第二金属板、被限定在第一和第二金属板之间的用来包含等离子体的等离子体放电区、电连接到第一金属板的馈送元件、电连接到第一金属板的阻抗变换电路，包括隔离电容器，稍后被称作阻塞电容器。根据本专利技术的另一方面，提供在真空中沉积半导电层的方法，其包括以下步骤提供等离子体反应器，该反应器进一步包括RF电源、真空室、位于真空室内部具有反应器阻抗的反应器室、位于真空室内部的第一和第二金属板；被限定在第一和第二金属板之间的用来包含等离子体的等离子体放电区、电连接到第一金属板的馈送元件、以及电连接到第一金属板的阻抗变换电路，将衬底放置在第二金属板上，将RF功率输送给等离子体，利用阻抗变换电路将反应器阻抗变换为中间阻抗，并且利用馈送元件将中间阻抗变换为馈通阻抗，由此提高了馈通阻抗。当阅读和理解以下的详细说明时，本专利技术的另外的好处和优点将对本领域技术人员变得明显。附图说明在特定部件和部件配置中本专利技术可以采取实物形式(physicalform)，其优选实施例将在该说明书中被详细描述并且在附图中被示出，所述附图构成了本说明书的一部分。图1是常规电容器耦合RF等离子体反应器系统的示意图。图2是图1的反应器系统的等效电路。图3是根据本专利技术的具有阻抗变换电路的电容器耦合RF等离子体反应器系统的示意图。图4是图3的反应器系统的等效电路。图5是示出图2的常规电路与具有图4的阻抗变换电路的电路之间的阻抗变换的比较的曲线图。具体实施例方式现在参考图3和4，在图3中的示意图和图4中的电等效电路中示出更实用的阻抗变换电路。所有在以上的图1和2中描述的与图3和图4中相同的部件将不再重复。图3示出根据本专利技术的用于具有图4中示出的阻抗变换电路42的PECVD系统的电容性耦合RF等离子体反应器系统40(下文中“变换的RF等离子体反应器系统”)。阻抗变换电路42包括具有接地屏蔽46的变换电路馈送元件44和可调阻塞电容器CBT。参考图4，第二馈送元件44在该等效电路中被表示为具有寄生电容CT、损耗元件RT、和低损耗电感器LT。变换电路馈送元件44位于真空室18内部并且通过可调阻塞电容器C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＲＦ等离子体反应器，包括：真空室（１８）；ＲＦ电源（１２）；匹配网络（１４）；位于真空室内部的第一金属板（２２）和第二金属板（２０）；被限定在第一和第二金属板之间的等离子体放电区（３０）；电连接到第一金属板（２２）、匹配网络（１４）和ＲＦ电源（１２）的馈送元件（２６）；以及电连接到第一金属板（２２）的阻抗变换电路（４２）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-11-12 60/627,7841.一种RF等离子体反应器，包括真空室(18)；RF电源(12)；匹配网络(14)；位于真空室内部的第一金属板(22)和第二金属板(20)；被限定在第一和第二金属板之间的等离子体放电区(30)；电连接到第一金属板(22)、匹配网络(14)和RF电源(12)的馈送元件(26)；以及电连接到第一金属板(22)的阻抗变换电路(42)。2.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中阻抗变换电路(42)包括电连接到第一金属板(22)的变换电路馈送元件(44)和电连接到地的阻塞可调电容器。3.如权利要求1-2所述的等离子体反应器，进一步包括位于真空室(18)内部的反应器室(24)，其具有反应器阻抗，其中阻抗变换电路(42)包括低损耗电感器并且将反应器阻抗变换为中间阻抗，其中馈送元件(26)将中间阻抗变换为馈通阻抗，并且由此提高了馈通阻抗。4.根据权利要求1-3的等离子体反应器，其中第一金属板(22)电连接到RF电源(12)，第二金属板(20)电连接到地，并且阻抗变换电路(42)电连接到地。5.根据权利要求1-4的等离子体反应器，其中匹配网络(14)位于真空室(18)的外部并且电连接到馈送元件，其中阻塞可调电容器位于匹配网络(14′)的内部。6.根据权利要求1-4的等离子体反应器，其中馈送元件(26)和变换电路馈送元件(44)位于真空室的内部。7.根据权利要求1-6的等离子体反应器，其中该等离子体反应器是RF-PECVD等离子体反应器。8.一种RF等离子体反应器，包括真空室(18)；RF电源(12)；匹配网络(14)；位于真空室内部的第一金属板(22)和第二金属板(20)；被限定在第一和第二金属板之间的用来包含等离子体的等离子体放电区(30)；电连接到第一金属板(22)、匹配网络(14)和RF电源(12)的馈送元件(26)；以及电连接到第一金属板(22)的阻抗变换电路(42)，其包括阻塞电容器。9.如权利要求8所述的等离子体反应器，进一步包括位于真空室内部的反应器室(16)，其具有反...
【专利技术属性】
技术研发人员：A贝林格，
申请(专利权)人：欧瑞康太阳IP股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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