气体供应设备

摘要

本发明涉及一种气体供应设备，是用于导引气体至电浆辅助化学气相沉积系统的一工艺腔体。这样的气体供应设备至少包括从工艺腔体的外部进入其内的一进气管、一工艺气体管、一清洁气体管、一远程电浆源以及一调变阀。所述远程电浆源连接一清洁气体源，而清洁气体管则连接进气管与远程电浆源，用以将一清洁气体自远程电浆源输入进气管。至于工艺气体管是连接上述进气管与一工艺气体源，用以将一工艺气体输入进气管。而调变阀是设置于进气管中，用来关闭上述清洁气体管与上述进气管之间的通路，以避免工艺气体导向上述工艺腔体期间进入清洁气体管。

权利要求

1.气体供应设备，用于导引气体至一电浆辅助化学气相沉积系统的一工艺腔体，其特征在于，该气体供应设备包括：一进气管，从该工艺腔体的外部进入该工艺腔体内；

一远程电浆源，连接一清洁气体源；

一清洁气体管，连接该进气管与该远程电浆源，用以将一清洁气体自该远程电浆源输入该进气管；

一工艺气体管，连接该进气管与一工艺气体源，用以将一工艺气体输入该进气管；以及一调变阀，设置于该进气管中，用于在一第一位置与一第二位置之间切换，当该调变阀位于该第一位置时，该进气管、该清洁气体管以及该工艺气体管相互连通，当该调变阀位于该第二位置时，该清洁气体管与该进气管或该工艺气体管之间的通路关闭，以避免该工艺气体导向该工艺腔体期间进入该清洁气体管。

2.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该远程电浆源的频率在

20MHz-100MHz之间。

3.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该进气管位于该工艺腔体的中央±30%的位置。

4.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该清洁气体管的管径大于该工艺气体管的管径。

5.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该清洁气体管的管径为

10mm-60mm。

6.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该调变阀包括金属或不锈钢所制成的阀门。

7.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该调变阀与该工艺腔体之间的距离为30mm-100mm。

8.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该工艺气体是由B2H6、CO2、CO、GeH4、H2、He、N2O 、PH3、SiH4、SiF4与SiH6组成的气体群中选择的一种气体或是以上气体的化合物或混合物。

9.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该清洁气体是由Ar、H2、NF3与SF6组成的气体群中选择的一种气体或是以上气体的化合物或混合物。

10.如权利要求1所述的气体供应设备，其特征在于，该进气管更包括一陶瓷绝缘部，设于该工艺气体管以及该清洁气体管和该工艺腔体之间。

说明书

气体供应设备

技术领域

[0001] 本发明是有关于一种电浆辅助化学气相沉积(PECVD)系统，且特别是有关于一种用于高频电浆辅助化学气相沉积系统的气体供应设备。

背景技术

[0002] 目前电浆辅助化学气相沉积系统已经是薄膜太阳电池的产业中最重要与主要的薄膜沉积工艺。举凡所有薄膜太阳电池所需要的膜层，都可以通过PECVD系统来制得。通常在PECVD系统的工艺腔体内，会进行包括于基板上沉积薄膜的工艺以及清洁工艺腔体的工艺。因此，一般供应到工艺腔体的至少有沉积薄膜用的工艺气体以及清洁用的清洁气体。

[0003] 近来，为因应大面积的薄膜太阳电池，会在大面积型PECVD系统的工艺腔体配置远程电浆源(Remote Plasma Source，RPS)来清洁腔体，譬如清除电极与腔壁上所累积的薄膜。这是因为相较于以射频(RF)电浆源激发含氟气体源产生电浆来进行清洁的传统方式，远程电浆源有较快的蚀刻能力与更大面积的清洁效能。因此，如何将远程电浆源有效地整合于高频PECVD系统中，其机构设计(如气体管路)是重要关键。

[0004] 目前为了提高RPS的清洁效能，往往会利用增加RPS出气端的管径来提高清洁气体进气量，以达到所欲达成的功效。但是，管径的增加会提高此处的寄生电容，导致局部电浆产生，进而成膜阻塞RPS出气口。此状况尤其是在高频PECVD系统更为明显，进而导致远程电浆源的使用寿命缩短。

发明内容

[0005] 本发明提供一种气体供应设备，以防止于远程电浆源的出气端的异常成膜现象产生，进而提高远程电浆源的使用寿命。

[0006] 本发明提出一种气体供应设备，是用于导引气体至电浆辅助化学气相沉积(PECVD)系统的一工艺腔体。这样的气体供应设备至少包括从工艺腔体的外部进入工艺腔体内的一进气管、一工艺气体管、一清洁气体管、一远程电浆源以及一调变阀。所述远程电浆源连接一清洁气体源，而清洁气体管则连接进气管与远程电浆源，用以将一清洁气体自远程电浆源输入进气管。至于工艺气体管是连接上述进气管与一工艺气体源，用以将一工艺气体输入进气管。而调变阀是设置于进气管中，用来关闭上述清洁气体管与上述进气管之间的通路，以避免工艺气体导向上述工艺腔体期间进入清洁气体管。

[0007] 在本发明的一实施例中，上述远程电浆源的频率例如在20MHz-100MHz之间。

[0008] 本发明的一实施例中，上述进气管例如位于工艺腔体的中央±30％的位置。

[0009] 在本发明的一实施例中，上述清洁气体管的管径大于上述工艺气体管的管径。

[0010] 在本发明的一实施例中，上述清洁气体管的管径例如10mm-60mm。

[0011] 在本发明的一实施例中，上述调变阀包括金属或不锈钢所制成的阀门。

[0012] 在本发明的一实施例中，上述调变阀与工艺腔体之间的距离例如30mm-100mm。

[0013] 在本发明的一实施例中，上述工艺气体例如是由B2H6、CO2、CO、GeH4、H2、He、N2O、PH3、SiH4、SiF4与SiH6组成的气体群中选择的一种气体或是以上气体的化合物或混合物。

[0014] 在本发明的一实施例中，上述清洁气体例如是由Ar、H2、NF3与SF6组成的气体群中选择的一种气体或是以上气体的化合物或混合物。

[0015] 在本发明的一实施例中，上述进气管还可包括一陶瓷绝缘部，设于上述工艺及清洁气体管和上述工艺腔体之间。

[0016] 基于上述，本发明的气体供应设备整合工艺气体与清洁电浆源以单一进气管导入工艺腔体，并通过设置一调变阀防止寄生电容产生，避免清洁气体管与进气管之间的通路因上述寄生电容产生异常成膜现象，同时提高PECVD工艺的沉积速率，也有效提高远程电浆源在工艺腔体内的清洁效率。

[0017] 图式简单说明

[0018] 图1A与图1B是依照本发明的第一实施例的一种气体供应设备的运作示意图。

[0019] 图2是图1A(与图1B)的气体供应设备的应用示意图。

[0020] 图3则是依照本发明的第二实施例的一种PECVD系统的示意图。

[0021] 【主要组件符号说明】

[0022] 100：气体供应设备

[0023] 102、200：工艺腔体

[0024] 104：进气管

[0025] 106：清洁气体管

[0026] 108：远程电浆源

[0027] 110：工艺气体管

[0028] 112：调变阀

[0029] 114：气体管路

[0030] 116：清洁气体源

[0031] 118、122：阀

[0032] 120：工艺气体源

[0033] 124：通路

[0034] 300：PECVD系统

[0035] 302：气体喷洒头

[0036] 304：基板

[0037] 306：基板座

[0038] 308：射频功率源

[0039] 310：陶瓷绝缘部

[0040] D：距离

[0041] φ1、φ2：管径

[0042] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

[0043] 实施方式

[0044] 以下请参照图式，以便能更为充分地暸解本发明的技术。虽然本文以图式来显示本发明的实施例，但本发明仍能以多种不同形式来实践，且不应将其解释为限于本文所述的实施例。而在图式中为明确起见，并未按照真实比例绘制各构件及区域的尺寸及其相对尺寸。

[0045] 图1A与图1B是依照本发明的第一实施例的一种气体供应设备的运作示意图。

[0046] 请先参照图1A，第一实施例的气体供应设备100是用来导引气体至电浆辅助化学气相沉积(PECVD)系统的一工艺腔体102。图1的气体供应设备100包括从工艺腔体102的外部进入工艺腔体102内的进气管104、一清洁气体管106、一远程电浆源(RPS)108、一工艺气体管110以及一调变阀112。上述进气管104例如位于工艺腔体102的中央±30％的位置，较佳是位于工艺腔体102的中央±10％的位置。但需注意的是，当工艺腔体102为大面积PECVD系统的腔体时，往往需要搭配多个进气管104，所以上述进气管104的位置仅是表示用于单一进气管104的实施例情形。

[0047] 在本实施例中，远程电浆源108通过一气体管路114连接到一清洁气体源116，上述远程电浆源的频率例如在20MHz-100MHz之间，较佳为25MHz-45MHz之间。此外，于气体管路114中通常会设置阀118来控制清洁气体(即图1A所示的“点”)进入远程电浆源108的流动，其中清洁气体例如是由Ar、H2、NF3与SF6组成的气体群中选择的一种气体或是以上气体的化合物或混合物。而清洁气体管106则连接进气管104与远程电浆源108，用以将上述清洁气体自远程电浆源108输入进气管104。因此如图1A，当阀118打开时，清洁气体会流入远程电浆源108以产生高解离率的清洁气体，再进入清洁气体管106，最后经由进气管104进入工艺腔体102。一般来说，清洁气体管106的管径φ1比工艺气体管110的管径φ2大；举例来说，清洁气体管106的管径φ1例如10mm-60mm，较佳为25mm-40mm。而上述工艺气体管110则是连接进气管104与一工艺气体源120，且于工艺气体管110中通常会设置阀122来控制工艺气体的流动。

[0048] 然后，请参照图1B，当阀122打开时，工艺气体(即图1B所示的“点”)会通过进气管104而进入工艺腔体102，其中工艺气体例如是由B2H6、CO2、CO、GeH4、H2、He、N2O、PH3、SiH4、SiF4与SiH6组成的气体群中选择的一种气体或是以上气体的化合物或混合物。在工艺气体进入工艺腔体102的期间，因为清洁气体管106的管径φ1明显会比工艺气体管110的管径φ2大，所以工艺气体极可能进入清洁气体管106。因此在第一实施例中，于进气管104中设置调变阀112，用来关闭清洁气体管106与进气管104之间的通路124。上述调变阀112例如是金属或不锈钢类所制成的阀门。而且，在本实施例中，调变阀112与工艺腔体102之间的距离D例如30mm-100mm。

[0049] 此外，在本实施例中虽然各有一个工艺气体源120与一个清洁气体源116，但本发明并不限于此，应知在使用多种工艺气体以及/或是多种清洁气体的情况，可以有数个工艺气体源以及/或是数个清洁气体源分别连接到进气管104，并于各个清洁气体管与进气管104之间的通路上设置调变阀112。在另一实施例中，工艺气体源与清洁气体源亦可以是同一种气体，在这种情形下，工艺气体源即等同于清洁气体源。

[0050] 图2是图1A(与图1B)的气体供应设备的应用示意图，其中使用与图1A与图1B相同的组件符号代表相同的构件。

[0051] 请参照图2，当工艺腔体200是用于大面积基板的PECVD系统时，因为工艺腔体200本身具有大面积，所以为了使沉积与清洁工艺的均匀度，需要搭配多个气体供应设备
100。在本图中是绘示两个气体供应设备100，但仍可依照工艺腔体200的尺寸设置更多的气体供应设备100。

[0052] 图3则是依照本发明的第二实施例的一种PECVD系统的示意图，其中使用与第一实施例相同的组件符号代表相同的构件。

[0053] 请参照图3，一般的PECVD系统300包括工艺腔体102。在工艺腔体102中会有一个与气体供应设备100的进气管104相连的气体喷洒头302以及用来放置基板304的基板座306。上述气体喷洒头302能使工艺气体以及/或是清洁气体自进气管104进入的后，均匀喷洒到气体喷洒头302底下的基板座306上的基板304。而气体喷洒头302与基板座306通常就是PECVD系统300中的上、下电极。因此，PECVD系统300还会有一射频功率(RF Power)源308，耦接于工艺腔体102内的气体喷洒头302与基板座306，以于工艺腔体102中形成电浆。由于进气管104及气体喷洒头302的材料一般都是金属或不锈钢，所以为避免RF往进气管104内移动而产生寄生电容效应，导致大量的薄膜与粉尘沉积于此处。因此在本实施例中，进气管104还可具有一陶瓷绝缘部310，设于工艺及清洁气体管110、106和上述工艺腔体102之间。

[0054] 除了第二实施例的PECVD系统300外，本发明所属技术领域中具有通常知识者应知气体供应设备100还可应用于其它PECVD系统，并不限于上述实施例。

[0055] 综上所述，本发明的气体供应设备将工艺气体与来自远程电浆源的清洁气体整合以单一进气管导入工艺腔体，并通过设置一调变阀防止寄生电容产生，避免清洁气体管与进气管之间的通路因上述寄生电容产生异常成膜现象。而且，本发明的气体供应设备因为使用了远程电浆源，所以能同时提高清洁效率。

[0056] 虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。