一种中、低频等离子体加工设备和电极板制造技术

本发明专利技术公开了一种中、低频等离子体加工设备和电极板，涉及等离子体加工技术领域，为提高工艺过程中等离子体密度，并且适用于高温工艺环境而发明专利技术。本发明专利技术公开的中、低频等离子体加工设备，包括反应腔室、在反应腔室内部相对设置的上电极板和下电极板，所述上电极板为不锈钢板，所述上电极板与所述反应腔室内等离子体接触的表面设有涂层。本发明专利技术可用于等离子体加工技术中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子加工
，尤其涉及一种中、低频等离子体加工设备和电极板。
技术介绍
在半导体制造工艺中，等离子体加工技术得到了极为广泛的应用。该技术是在一定条件下激发工艺气体生成等离子体，利用等离子体与衬底(例如硅基片)发生复杂的物理、化学反应而在衬底上完成各种加工，如等离子体刻蚀、等离子体薄膜沉积等，获得需要的半导体结构。图1示出了一种常用的等离子体加工设备结构示意图。如图1所示，等离子体加工设备通常包括反应腔室1，它的外壳接地，在放电过程中将等离子体约束在腔室内部； 进气系统2，使工艺气体通入反应腔室1 ；排气系统3，用于抽真空及将反应后的所述工艺气体排出反应腔室1 ；彼此相对的两个平行板电极上电极4和下电极5，通过上电极4和下电极5激发产生所需的等离子体，其中，上电极4与射频源6连接，提供等离子体激发功率；在一些等离子体加工设备如等离子薄膜沉积设备中，上电极4表面通常设有通孔，呈现喷淋头结构，同进气系统2相配合，使工艺气体通过其上密布的小孔均勻地进入反应腔室1而被激发成为等离子体；下电极5为接地电极，在放电过程中与上电极4以及等离子体构成射频通路。衬底7通常放置在下电极5上，在等离子体环境下进行加工。射频源6可为低频 (30KHz-300KHz)，中频(300KHz_2MHz)或高频(彡2MHz)射频源，可根据不同的工艺要求， 选择适合的射频范围。在晶硅太阳能电池的生产中，通常采用中、低频射频源，在硅衬底上沉积减反射氮化硅薄膜。相对于高频而言，中、低频等离子体可使氮化硅薄膜获得更为出色的钝化效果，从而提高太阳能电池的转化效率。在中、低频的情形下，等离子体放电的维持是通过等离子体中的离子轰击上电极4表面产生的二次电子实现的。现有的中、低频等离子体加工设备中，上电极4 一般采用不锈钢材料或铝材料制成，等离子体放电的维持是通过等离子体中的离子轰击不锈钢极板或铝极板表面产生的二次电子实现的。然而，由于不锈钢材料的二次电子发射能力低，因此，工艺过程中，采用不锈钢材料的电极板会导致腔室的等离子体密度较低，从而影响了生产效率。而铝材料的的二次电子发射能力在相同的条件下要大于不锈钢材料，因此在工艺过程中，采用铝材料的电极板可以使腔室获得较不锈钢电极板情形高的等离子体密度。但是由于铝材料的耐温性能较差，只能在低温腔室环境下应用，在高温腔室环境下，例如需要在500°C左右的温度下进行的晶硅太阳能电池氮化硅薄膜沉积工艺，铝材料的机械强度将会有很大程度的下降，从而软化变形，影响放电的正常进行。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种中、低频等离子体加工设备和电极板，能够提高工艺过程中等离子体密度，并且适用于高温工艺环境。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案—种中、低频等离子体加工设备，包括反应腔室、在反应腔室内部相对设置的上电极板和下电极板，所述上电极板为不锈钢板，所述上电极板与所述反应腔室内等离子体接触的表面设有涂层。一种电极板，所述电极板为不锈钢材料且电极板表面设有涂层。采用上述技术方案后，本专利技术提供的中、低频等离子体加工设备和电极板，在加工工艺过程中，能够通过电极板涂层材料的二次电子发射能力，显著增强电极板表面的二次电子发射能力，使反应腔室中的等离子体密度得以较大幅度的提高，从而提高了生产效率。 而且，能够通过辅助涂层的耐高温性能，使本专利技术提供的中、低频等离子体加工设备和电极板适用于高温工艺环境。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中等离子体加工设备反应腔室的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的中、低频等离子体加工设备的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的中、低频等离子体加工设备的上电极板的侧面结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的中、低频等离子体加工设备的上电极板设有涂层的表面的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的电极板的结构示意图。 具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的一种中低频等离子体加工设备，如图2所示，包括反应腔室 1、在反应腔室1内部相对设置的上电极板4和下电极板5，其中，上电极板4为不锈钢板，上电极板4与反应腔室1内等离子体接触的表面设有涂层41。另外，上电极4与反应腔室1 外部的射频源6相连接。本专利技术实施例提供的中、低频等离子体加工设备，能够提高工艺过程中的等离子体密度，并且适用于高温工艺环境。在等离子体加工的工艺过程中，二次电子是离子在高能状态下轰击上电极板表面使极板表面发射的电子，产生的二次电子被电场加速，作为新的激发电子，电离工艺气体。 在中、低频激发的情况下，二次电子维持放电，电离工艺气体，在放电中起主导地位，影响放电的稳定性。因此，在中、低频等离子体加工工艺中，上电极板的二次电子发射能力决定着4反应腔室内部的等离子体密度，上电极板的二次电子发射能力强，工艺过程中等离子体密度就大，从而能够带来更高的加工速率，提高了生产效率。基于上述原理，本专利技术实施例提供的中、低频等离子体加工设备，如图3所示，在上电极板4与反应腔室1内等离子体接触的表面上增加了涂层41，即在上电极板4与下电极板5相对的表面上增加了涂层41。其中，涂层41材料的二次电子发射能力要高于不锈钢材料的二次电子发射能力，这样就获得了相对于未设有涂层的不锈钢上电极板更高的等离子体密度。同时，要保证涂层41材料具有很好的耐高温性能，使上电极板4适用于高温工艺环境，不会出项软化变形的问题。其中，涂层41可通过熔射等方式形成于上电极板4与反应腔室1内等离子体接触的表面的，当然还可有其他的形成方式，这里不做限定。进一步地，如图4所示，上电极板4上可设有通孔，整个极板呈喷淋头状，这样可以使工艺气体均勻的进入反应腔室1，使等离子体的分布更加均勻。可根据实际需要，设置电极板的形状及通孔的形状、密度及分布等。为了使本领域的技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术电极板的实施例进行详细描述。这里要注意的是，以下的具体实施例只是为了描述本专利技术，但不限于本专利技术。实施例一本实施例提供的中低频等离子体加工设备，上电极板4的涂层41为氧化铝(Al2O3) 陶瓷涂层。Al2O3材料相对于不锈钢材料而言具有高得多的二次电子发射能力，而且，Al2O3材料的二次电子发射能力也高于铝材料，因此，采用这种具有Al2O3陶瓷涂层的不锈钢上电极板4，可以使反应腔室内部，获得比未设有涂层的不锈钢上电极板以及铝上电极板更高的等离子体密度，从而带来更高的工艺加工效率，提高生产效率。而且Al2O3陶瓷涂层具有很好的耐高温性能，能够在高温工艺条件下使用。其中，Al2O3陶瓷涂层41是采用熔射工艺形成于上电极板4与反应腔室内等离子体接触的表面的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种中、低频等离子体加工设备，包括反应腔室、在反应腔室内部相对设置的上电极板和下电极板，其特征在于，所述上电极板为不锈钢板，所述上电极板与所述反应腔室内等离子体接触的表面设有涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱桂林，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11