專利名稱：一種等離子體增強化學氣相沉積設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及等離子體增強化學氣相沉積設備領域，具體涉及一種等離子體增強化學氣相沉積設備的射頻電流傳輸裝置。
背景技術：
等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)包括傳統的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)以及近年來發展起來的VHF-PECVD (甚高頻等離子體增強化學氣相沉積)等。傳統的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)作為一種成熟的鍍膜方法，已經廣泛地應用在太陽能電池、半導體器件及大規模集成電路的制造中。目前，傳統的PECVD鍍膜設備通常采用的射頻電源頻率為13. 56MHz。但是，傳統的PECVD鍍膜設備和工藝已經滿足不了各個領域高速發展的要求。例如，傳統的PECVD技術的沉積溫度過高、沉積速率過慢等缺點限制了其在玻璃基板的太陽能薄膜(玻璃基板熔點較低，所需膜厚較厚)制備中的應用。近年來發展起來的VHF-PECVD (甚高頻等離子體增強化學氣相沉積)則能很好解決傳統PECVD存在的技術問題。采用甚高頻射頻電源激發等離子體，能夠增大等離子體密度，減小等離子體鞘層厚度和電壓，從而降低電子溫度、降低轟擊襯底的離子能量，增大了輸送到生長表面的離子流量，既提高沉積速率又能降低襯底溫度。當把激發電源的頻率從13. 56MHz提高到70MHz時，a_S1:H薄膜的沉積速率則從3A/S增加到20A/S，同時降低了a-S1: H薄膜的內應力，避免了厚膜從襯底上脫落等現象。因此，VHF-PECVD技術越來越受到人們的青睞，已經應用在大面積硅基太陽能薄膜的生產中。
將等離子體的激發電源的頻率從13. 56MHz提高到甚高頻范圍30 300MHz，則對PECVD設備的設計和制造提出了更高的要求。例如，在傳統PECVD設備中，包括射頻電源、鍍膜室以及與鍍膜室連通的輸氣管。射頻電源(13. 56MHz)與鍍膜室內的電極之間的連接方式為普通銅導線，對普通銅導線的形狀、尺寸和材料等均沒有特別嚴格的要求。但是，這種銅導線連接方式并不適用甚高頻電源。交流電通過導體時，各部分的電流密度不均勻，表現出趨膚效應，電流集中在臨近銅導線外表的一薄層內，大大增加了銅導線的有效電阻。頻率越高，趨膚效應越顯著，使得甚高頻電流在導線型傳輸線中傳輸效率很低，衰減很大。在VHF-PECVD設備中，趨膚效應使高功率的甚高頻電流在傳輸過程中損耗很大，這不僅降低了電源功率的有效使用率，也增大了銅導線的發熱量。

實用新型內容本實用新型提供了一種等離子體增強化學氣相沉積設備，通過設置射頻電流傳輸裝置，可以降低高功率的甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的發熱量，提高電源功率的有效使用率。—種等離子體增強化學氣相沉積設備，包括射頻電源、鍍膜室以及與鍍膜室連通的輸氣管，所述射頻電源與鍍膜室內的電極通過射頻電流傳輸裝置連接，所述射頻電流傳輸裝置包括設有冷卻介質進口和冷卻介質出口的導電管，所述導電管一端與射頻電源連接，另一端與鍍膜室內的電極連接。通過采用導電管，一方面可以使電流密度均勻，減小趨膚效應，減小導體的有效電阻，另一方面從導電管上設置的冷卻介質進口和冷卻介質出口通入冷卻介質，從而減小甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的熱量，因此，通過兩方面可以減小甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的損耗，從而提高電源功率的有效利用率。冷卻介質可采用絕緣介質和非絕緣介質，一般絕緣介質的購買和使用成本均較高，非絕緣介質如普通水，其價格便宜，易于獲取，使用也方便，但是其具有導電性，需要對設備進一步優化。作為優選，所述射頻電流傳輸裝置與所述輸氣管采用分體設計，所述射頻電流傳輸裝置與所述輸氣管分開設置，所述導電管的外壁設有絕緣層，導電管內通循環冷卻水(去離子水)，冷卻水將射頻電流經過導體所產生的熱量導出。作為優選，所述射頻電流傳輸裝置與輸氣管采用合體設計，所述輸氣管的外徑小于所述導電管的內徑，所述輸氣管置于所述導電管內，所述輸氣管伸入所述導電管的一端與所述鍍膜室內的電極連通，所述輸氣管的另一端從所述導電管伸出；所述導電管的外壁包裹有絕緣層。在此合體設計結構中，導電管和輸氣管的兩管壁之間通入循環冷卻水(去離子水)，冷卻水將射頻電流經過導電管所產生的熱量導出。氣體傳輸和電流傳輸合體結構的電流傳輸裝置，可以保證鍍膜室內氣體的均勻性，同時也保證了等離子的均勻性。此種設置節約了空間也使得裝置結構最簡化。進一步優選，所述輸氣管 從所述導電管伸出的一端包裹有絕緣層，方便固定，并且固定后可絕緣。
進一步優選，所述導電管的軸線與所述輸氣管的軸線重合，使得導電管和輸氣管的兩管壁之間的冷卻介質流通空間均勻分布，從而有利于減小甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的熱量。上述兩種設計的等離子體增強化學氣相沉積設備中，導電管的內壁均可根據需要設置絕緣層，不設置絕緣層時，可選用絕緣介質，如去離子水，設置絕緣層時，冷卻介質可選用絕緣介質或非絕緣介質。作為優選，所述導電管上的冷卻介質進口位于該導電管的底部，所述導電管上的冷卻介質出口位于該導電管的頂部，從而具有更好的冷卻效果。所述輸氣管為金屬管或塑料管，作為優選，所述輸氣管為不銹鋼管，不銹鋼管具有耐酸、堿、鹽等腐蝕的能力，可以提高輸氣管的使用壽命。所述導電管為具有導電性和導熱性的金屬材料，作為優選，所述導電管為銅導管或者銀導管，銅導管和銀導管均具有良好的導電性和導熱性，有利于甚高頻及高頻電流的通過并且有利于釋放甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的熱量。所述絕緣層為具有絕緣和耐熱功能的材料，作為優選，所述絕緣層為聚四氟乙烯絕緣層或者陶瓷絕緣層，聚四氟乙烯絕緣層和陶瓷絕緣層均具有良好的絕緣和耐熱功能，有利于增加射頻電流傳輸裝置的使用穩定性和使用壽命。與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備，設置了射頻電流傳輸裝置，射頻電流傳輸裝置包括設有冷卻介質進口和冷卻介質出口的導電管，導電管一端與射頻電源連接，另一端與鍍膜室內的電極連接。導電管可以使電流密度均勻，減小趨膚效應，減小導體的有效電阻，從導電管上設置的冷卻介質進口和冷卻介質出口通入冷卻介質，可以減小甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的熱量，因此，可以減小甚高頻及高頻電流在傳輸過程中損耗，從而提高電源功率的有效使用率，其結構簡單，易于方便實施。

圖1為本實用新型分體設計的等離子體增強化學氣相沉積設備的內部結構示意圖；圖2為本實用新型合體設計的等離子體增強化學氣相沉積設備的內部結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型等離子體增強化學氣相沉積設備作進一步詳細描述。如圖1所示，為本實用新型分體設計的等離子體增強化學氣相沉積設備，包括射頻電源3、鍍膜室4 (鍍膜室4只畫出了部分，未全部畫出)、置于鍍膜室4內的電極2以及與電極2連通的輸氣管7,輸氣管7上相對于與電極2連通一端的另一端為進氣口 6,射頻電源3與電極2通過射頻電流傳輸裝置連接，電極2為設置在鍍膜室4內的電極組件。射頻電流傳輸裝置包括設有冷卻介質進口 5和冷卻介質出口的導電管8，導電管8 —端與射頻電源3連接，另一端與電極2連接，冷卻介質進口 5位于導電管8的底部，冷卻介質出口位于導電管8的頂部，冷卻介質出口位于圖1的背面，因而在圖中沒有表現出來。輸氣管7與射頻電流傳輸裝置采用分體設計，輸氣管7與射頻電流傳輸裝置分開，導電管8的內壁和外壁均設有絕緣層9。導電管8設置完絕緣層9后固定在鍍膜室4的腔體上，輸氣管7也固定在鍍膜室4的腔體上。輸氣管7為不銹鋼管，導電管8為銅導管或銀導管。通過導電管8外壁的絕緣層9可以將導電管8與鍍膜室4及環境系統隔開，導電管8內壁的絕緣層9可以將導電管8與循環冷卻水隔開。導電管8內通絕緣冷卻介質或非絕緣冷卻介質時內壁設置絕緣層9，導電管8內通絕 緣冷卻介質時內壁可不設置絕緣層9。絕緣層9為聚四氟乙烯絕緣層或者陶瓷絕緣層。導電管8內流通的是循環冷卻水，循環冷卻水通過冷卻介質進口 5進入導電管8中，循環冷卻水吸收射頻電源3產生的電流在輸入導電管8的過程中所產生的熱量后從冷卻介質出口流出。如圖2所示，為本實用新型合體設計的等離子體增強化學氣相沉積設備，包括射頻電源3、鍍膜室4 (鍍膜室4只畫出了部分，未全部畫出)、置于鍍膜室4內的電極2以及與電極2連通的輸氣管7,輸氣管7上相對于與電極2連通一端的另一端為進氣口 6,射頻電源3與電極2通過射頻電流傳輸裝置連接，電極2為設置在鍍膜室4內的電極組件。射頻電流傳輸裝置包括設有冷卻介質進口 5和冷卻介質出口的導電管8，導電管8 —端與射頻電源3連接，另一端與鍍膜室2內的電極連接，冷卻介質進口 5位于導電管8的底部，冷卻介質出口位于導電管8的頂部，冷卻介質出口位于圖2的背面，因而在圖中沒有表現出來。射頻電流傳輸裝置與輸氣管7采用合體設計，輸氣管7的外徑小于導電管8的內徑，輸氣管7置于導電管8內，導電管8的軸線與輸氣管7的軸線重合，輸氣管7伸入導電管8的一端與鍍膜室4內的電極2連通，輸氣管7的另一端從導電管8伸出，輸氣管7從導電管8伸出的一端以及導電管8外壁包裹有絕緣層9,輸氣管7從導電管8伸出的一端以及導電管8外壁包裹絕緣層9后，固定在鍍膜室4的腔體上。輸氣管7為不銹鋼管。導電管8為銅導管或者銀導管。絕緣層9為聚四氟乙烯絕緣層或者陶瓷絕緣層。通過導電管8外壁包裹的絕緣層9可以將導電管8與鍍膜室4及環境系統隔開,通過輸氣管7從導電管8伸出的一端包裹的絕緣層9可以將輸氣管7與進氣口 6外的氣體裝置及環境系統隔開。導電管8內通絕緣冷卻介質或非絕緣冷卻介質時內壁設置絕緣層9,導電管8內通絕緣冷卻介質時內壁可不設置絕緣層9。輸氣管7和導電管8之間形成的空腔內流通的是循環冷卻水，循環冷卻水通過冷卻介質進口 5進入，循環冷卻水吸收過射頻電源3輸入導電管8的電流所產生的熱量后從冷卻介質出口流出。以上所述的具體實施方式
對本實用新型的技術方案和有益效果進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本實用新型的最優選實施例，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的原則范圍內所做的任何修改、補充和等同替換等，均應包含在本實用新型的保護范圍之 內。
權利要求1.一種等離子體增強化學氣相沉積設備，包括射頻電源、鍍膜室以及與鍍膜室連通的輸氣管，其特征在于，所述射頻電源與鍍膜室內的電極通過射頻電流傳輸裝置連接，所述射頻電流傳輸裝置包括設有冷卻介質進口和冷卻介質出口的導電管，所述導電管一端與射頻電源連接，另一端與鍍膜室內的電極連接。
2.根據權利要求1所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于，所述射頻電流傳輸裝置與所述輸氣管分開設置，所述導電管的外壁設有絕緣層。
3.根據權利要求1所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于，所述輸氣管的外徑小于所述導電管的內徑，所述輸氣管置于所述導電管內，所述輸氣管伸入所述導電管的一端與所述鍍膜室內的電極連通，所述輸氣管的另一端從所述導電管伸出；所述導電管的外壁包裹有絕緣層。
4.根據權利要求3所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于，所述輸氣管從所述導電管伸出的一端包裹有絕緣層。
5.根據權利要求3所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于，所述導電管的軸線與所述輸氣管的軸線重合。
6.根據權利要求Γ5任一項所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于，所述導電管上的冷卻介質進口位于該導電管的底部，所述導電管上的冷卻介質出口位于該導電管的頂部。
7.根據權利要求Γ5任一項所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于，所述輸氣管為不銹鋼管。
8.根據權利要求Γ5任一項所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于，所述導電管為銅導管或者銀導管。
9.根據權利要求2 4任一項所述的等離子體增強化學氣相沉積設備，其特征在于，所述絕緣層為聚四氟乙烯絕緣層或者陶瓷絕緣層。
專利摘要本實用新型公開了一種等離子體增強化學氣相沉積設備，包括射頻電源、鍍膜室以及與鍍膜室連通的輸氣管，所述射頻電源與鍍膜室內的電極通過射頻電流傳輸裝置連接，所述射頻電流傳輸裝置包括設有冷卻介質進口和冷卻介質出口的導電管，所述導電管一端與射頻電源連接，另一端與鍍膜室內的電極連接。本實用新型通過設置射頻電流傳輸裝置，可以降低高功率的甚高頻及高頻電流在傳輸過程中的發熱量，減小甚高頻及高頻電流在傳輸過程中損耗，提高電源功率的有效使用率，其結構簡單，易于方便實施。
文檔編號C23C16/44GK202898532SQ20122045521
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者葛芳芳, 李艷玲, 黃峰 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所