[发明专利]一种微波屏蔽管及磁场增强平板PECVD设备

说明书

本发明涉及等离子体生产领域，尤其涉及一种微波屏蔽管及磁场增强平板PECVD设备，包括壳体、沿送料方向设置在壳体内部的至少两个等离子体发生装置，等离子体发生装置下方设置有基片台，等离子体发生装置内部设置有同轴圆波导，等离子体发生装置顶部设置有上进气管，等离子体发生装置底部两侧设置有下进气管；壳体底部连通有真空机组；同轴圆波导包括同轴设置的石英玻璃管、铜天线、微波屏蔽管，石英玻璃管在铜天线外侧，微波屏蔽管设置在石英玻璃管、铜天线之间，微波屏蔽管侧壁上下两端设有开口。本发明提供一种改善微波等离子体源所产生等离子体的长度、轴向均匀性以及稳定性的PECVD设备，以提升产能和性能。

技术领域

本发明涉及等离子体生产领域，尤其涉及一种微波屏蔽管及磁场增强平板PECVD设备。

背景技术

随着低温等离子体技术在大规模集成电路、太阳能电池、等离子体显示设备、类金刚石碳和纯金刚石膜等领域的迅速发展，工业上迫切需要一种可以产生大面积均匀、低气压高密度、稳定等离子体的等离子体发生装置。在众多等离子体发生装置中，平板式PECVD设备因为使用磁场增强线形微波等离子体源而具有许多独特的优势：结构较为简单，不存在因电极插入而导致的杂质污染问题；采用微波激励可以获得较高的等离子体密度；因其线形结构仅需在轴向方向保证等离子体均匀性，将多个线形微波等离子体源并排即可获得大面积均匀的等离子体；石英玻璃管两侧条形磁铁产生的磁场可约束等离子体以获得更高的等离子体密度。

近年来，为降低成本，工业上致力于对平板式PECVD设备进行尺寸升级，工业上平板式PECVD设备宽度不断增加，轴向硅片数量由5片增至更多，进而达到提升产能的目的。但是在较大宽度的设备进行生产存在以下几个问题：设备宽度增大导致产生的等离子体轴向均匀性下降，等离子体密度分布从两端沿轴向衰减，甚至设备中间区域没有等离子体产生。目前工业上解决方案之一是不断增加同轴圆波导两端输入微波功率，但是当输入微波功率增大到满足工艺要求时，已经达到微波源极限功率。这一解决方案不足之处在于一方面微波源长时间处于超负荷状态会严重降低其寿命，另一方面过高的微波功率会导致同轴圆波导内温度过高致使石英玻璃管有熔化的风险；工业上解决方案之二是保持微波功率在微波源极限功率以下，通过降低真空腔室压力来改善等离子体轴向均匀性，但是降低真空腔室压力需要更高性能的真空机组，意味着成本大大增加；仅仅通过改变工艺参数的方式导致设备的稳定性降低，工艺质量下降，设备的可连续工作时间减少。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波屏蔽管及磁场增强平板PECVD设备，以解决上述问题，提供一种改善微波等离子体源所产生等离子体的长度、轴向均匀性以及稳定性的PECVD设备，以提升产能和性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种微波屏蔽管及磁场增强平板式PECVD设备，包括壳体、沿送料方向设置在所述壳体内部的至少两个等离子体发生装置，所述等离子体发生装置下面设置有基片台，所述等离子体发生装置内部设置有同轴圆波导，所述等离子体发生装置顶部设置有上进气管，所述等离子体发生装置底部两侧设置有下进气管；所述壳体底部连通有真空机组；

所述同轴圆波导包括同轴设置的石英玻璃管、铜天线、微波屏蔽管，所述石英玻璃管在所述铜天线外侧，所述微波屏蔽管设置在所述石英玻璃管、铜天线之间，所述微波屏蔽管侧壁上下两端设有开口。

优选的，所述等离子体发生装置包括屏蔽罩和设置在所述屏蔽罩上表面的条形磁铁，所述屏蔽罩的外侧壁上设置有所述条形磁铁，所述上进气管设置在所述屏蔽罩顶部，所述下进气管设置在所述屏蔽罩底部两侧；所述屏蔽罩的横截面为等腰梯形。

优选的，所述壳体、屏蔽罩为无磁或弱磁的不锈钢材料，所述不锈钢材料为不锈钢304、321、316、310中的任意一种。

优选的，所述条形磁铁为合金永磁材料或者铁氧体永磁材料，所述合金永磁材料为铷镍钴NdNiCo，所述铁氧体永磁材料为Cu-Ni-Fe、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、AlMnC中的任意一种。