[发明专利]一种上电极及应用该上电极的等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种上电极及应用该上电极的等离子体加工设备。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，以下简称PECVD)技术是被广泛用于低温沉积高质量薄膜的一种方法。目前工业生产上，大面积非晶硅薄膜太阳电池的制备主要采用大面积平行板电极PECVD设备。

图1是常用的大面积平行板电极PECVD设备。请参阅图1，该设备包括反应腔室1，在反应腔室1内部的靠上位置设置有与射频电源2相连接的上电极13，上电极13为空腔结构，在上电极13的上极板靠近中心的位置设置有进气通道12，在其下极板上设有多个气孔(图中未示出)。在反应腔室1的底部且与上电极13相对的位置设有下电极14。在工艺过程中，工艺气体首先通过进气通道12进入上电极13的空腔11内，然后经气孔进入反应腔室1。射频电源2通过上电极13向反应腔室1内部提供能量，即，射频电源2在上电极13和下电极14之间产生射频电场，通过射频电场将工艺气体激发形成等离子体，然后对放置于下极板14上的晶片等被加工工件进行镀膜。

在实际生产过程中，由于上电极13的结构较大，且工艺气体仅能通过设置在上电极13中心位置的进气通道12进入空腔11内，因此工艺气体扩散到空腔11边缘部分的时间较长，导致工艺气体在空腔11内的分布不均匀，这必然使工艺气体在工艺腔室1中的分布不均匀，从而影响了PECVD设备的加工均匀性。此外，由于驻波效应，上述上电极13容易导致射频电源2馈入反应腔室的能量分布不均匀，从而影响上电极13和下电极14之间电场分布的均匀性，进而导致薄膜沉积的不均匀。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供一种上电极及应用该上电极的等离子体加工设备，其不仅能够提高反应腔室内的工艺气体的分布均匀性，而且能够提高射频电源馈入反应腔室的能量分布均匀性，从而提高等离子体加工设备的加工均匀性。

为实现本发明的目的而提供一种上电极，包括上极板、与所述上极板相对的下极板以及连接板，所述上极板、下极板和连接板形成空腔，在所述下极板上设置有贯穿其厚度的气孔，其中，在所述上极板和下极板之间设有导体环，所述导体环将所述空腔分成沿其径向方向分布的多个环形子腔室，导体环上有连通各环形子腔室的径向通孔，而且在所述上极板上与每个所述环形子腔室对应的位置设有一个或多个进气通道。

优选地，所述导体环与所述上极板或下极板为一体结构，即所述导体环为设置在所述上极板或下极板上的凸部。

其中，在所述上极板和下极板之间设有多个所述导体环，且所述多个导体环的中心线与所述空腔的中心线重合。

其中，所述导体环在上电极所在平面上的投影的形状与所述连接板在上电极所在平面上的投影的形状相似。

其中，所述连接板在上电极所在平面上的投影的形状为圆环形，对应地，所述导体环在上电极所在平面上的投影的轮廓为圆环形。

其中，所述上极板的直径为380～420mm，所述上极板和下极板之间的距离为18～22mm，在所述空腔内设有一个所述导体环，且所述导体环的外径尺寸为28～32mm，其内径尺寸为20～24mm。

其中，所述上极板的直径为480～520mm，所述上极板和下极板之间的距离为8～12mm，在所述空腔内设有一个所述导体环，且所述导体环的外径尺寸为140～160mm，其内径尺寸为132～152mm。

其中，所述上极板的直径为580～620mm，所述上极板和下极板之间的距离为22～26mm，在所述空腔内设有一个所述导体环，且所述导体环的外径为尺寸为180～200mm，其内径尺寸为172～192mm。

其中，所述连接板在上电极所在平面上的投影的形状为多边环形，对应地，所述导体环在上电极所在平面上的投影的形状为多边环形。

其中，所述连接板在上电极所在平面上的投影的形状为四方环形，对应地，所述导体环在上电极所在平面上的投影的形状为四方环形。

其中，所述导体环采用铝、铜或铝合金制作而成。

本发明还提供一种等离子体加工设备，其包括反应腔室，在所述反应腔室内部的靠上位置设置有上电极，在所述反应腔室的底部且与上电极相对的位置设有下电极，所述上电极采用了本发明提供的所述上电极。

本发明具有以下有益效果：