用于pecvd镀硅或硅化物膜的真空腔体的清洗方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及晶娃太阳能电池生产和其它半导体生产领域，具体而言，设及一种用 于阳CVD锻娃或娃化物膜的真空腔体的清洗方法。
【背景技术】
[0002] 等离子增强化学气相沉积法(阳CVD)锻膜是晶娃太阳能电池生产工艺中很重要的 一道工序。PECVD锻膜的典型流程如图1所示，娃片放置在载板上，载板经过装载腔进入真空 并加热，然后进入工艺沉积腔进行PECVD锻膜，然后进入冷却腔冷却后进入卸载腔放气后出 载。在工艺沉积腔中锻膜时，等离子源等电极和腔体周围也会锻膜，一方面，时间长了 W后， 电极和腔体表面的膜会掉下来，如果掉到娃片上会导致娃片成废品；另一方面，离子源电极 上锻膜厚了 W后对等离子的性质有影响，使锻膜的质量发生改变。因此锻膜一定时间后，腔 体连同其内部的设备，尤其是离子源部位必须下线清洗。
[0003] 目前市场上使用的生产设备中，有一部分设备清除锻膜比较方便，比如在德国公 司Meyer BiKTger生产的设备SiNA和MAiA分别用于氮化娃抗反射膜的生产和AlO+SiN膜的生 产，其是采用微波源激发形成等离子体，运种等离子源可W用石英管保护起来，保证等离子 源不被锻膜污染，过一段时间，只需拆除石英管换新即可。
[0004] 而有一部种设备清洗非常不便，例如使用线性等离子源时，它用射频RF激发，电极 必须直接面对等离子体，无法用石英等材料保护，离子源电极用侣或者阳极氧化层保护着 侣，当电极表面锻膜后必须定期清洗，否则会产生掉渣，并且工艺发生漂移。目前对运类设 备常用的清洗方法是腔体在线自清洗（in-si化seIf C1 eaning)。即利用氣的自由基能跟 娃或娃的化合物(Si,SiN，Si化)反应生成SiF4气体，在真空中抽走。氣的自由基可W通入氣 的稳定化合物(如5。6，〔2。6，^3术2等)在腔体里或外的等离子激发下产生。其清洗原理可^ 用如下化学反应式表达：
[0007]运种清洗方式锻膜时间和清洗时间的比例在10:4左右。即如果锻膜时间是1天(24 小时），清洗时间就需要9.6小时，同时也会消耗更多的化学气体，使得整个工艺成本提高。 运种工艺在半导体生产中被广泛应用，但在需要低成本太阳能电池生产中，运种清洗技术 无法推广使用。
[000引有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种用于阳CVD锻娃或娃化物膜的真空腔体的清洗方法， 所述的清洗方法耗时短，化学物质消耗量低，清洗彻底。
[0010] 为了实现本发明的上述目的，特采用W下技术方案：
[0011] -种用于PECVD锻娃或娃化物膜的真空腔体的清洗方法，包括下列步骤：
[0012] 步骤A:切断正处于工作状态且待清洗的腔体的加热电源，回填大气，并立即打开 所述真空腔体使其内部暴露于空气中，待所述真空腔体内不再有碎渣脱落；
[0013] 步骤B:将脱落的所述碎渣用物理方法清除；
[0014] 步骤C:在所述清除之后，腔体回到真空状态，利用氣化合物产生的氣自由基对所 述腔体进行在线自清洗。
[0015] 上述清洗方法首先采用物理方法清除腔体内的大部分Si脚冗积层，它的原理是SiN 在溫度骤降下由于热胀冷缩效应会变脆，从腔体容器的表面及离子源电极的表面自动剥离 脱落;清除剥离的碎渣可W用真空吸尘器，几分钟时间就能实现。然后用在线自清洗的方法 清除掉残留的少部分SiN沉积物。由于物理方法清除耗时短，并能除去大部分的锻膜，因此 必然缩短总清洗周期;而且由于上述方法在物理方法清除运一步，是将处于工作状态(溫度 通常为400°C左右）的腔体直接骤冷，而无需消耗另外的热量去专口加热腔体，因此更节能 环保;同时，增加物理方法清除步骤必然会减少在线自清洗所消耗的化学原料。在线式化学 自清洗的方法是本发明的重要组成部分之一，它能清除不能自动脱离的部分膜，尤其是电 极上出气孔等部位，从而彻底完全地清洗腔体内部，而如果不进行化学自清洗就不能完成 恢复工艺效果。
[0016] 综上可知，与传统清洗方法相比，本发明耗时短，化学物质消耗量低，而且同样能 实现清洗彻底的目的。经验证，本发明锻膜时间和清洗时间可W达到10:1 W上，清洗效率比 传统技术提高了约80%，大幅降低了化学清洗成本。
[0017] 上述清洗方法还可W进一步优化：
[0018] 优选地，步骤A中，打开所述真空腔体使其内部暴露于空气中至少30分钟。
[0019] 30分钟内，所锻膜基本脱落完全，若继续将腔体暴露在空气中，溫度下降过冷，恢 复腔体溫度所需加热时间增加，降低设备利用率。
[0020] 当然，暴露的时间与设备的锻膜时间长短也有关系，若锻膜时间长，则可W视情况 适当延长暴露时间。
[0021] 优选地，所述步骤B中清除的方法为:用真空吸尘器吸出。
[0022] 真空吸尘器清除得更彻底，且效率高，而且大大减少劳力投入。
[0023] 优选地，所述待清洗的真空腔体为累计连续锻膜使用1天W上的腔体。
[0024] 首先是，锻膜时间与腔体内部件的沉积量有关，过长时SiN沉积过多，会影响产品 质量;如果沉积时间过短，表明的膜厚不够，不容易自动脱离。在实际工作中，腔体不宜连续 使用10天W上，至少应10天清洗一次。另外，对于一个专业人员，同时会考虑能降低沉积量 的腔体结构设计。
[0025] 优选地，所述在线自清洗的方法为：
[0026] 保持所述真空腔体内为真空，溫度为200-500°C，再向所述真空腔体内通入氣化 物，利用射频激发产生等离子体使所述氣化物活化，与腔体内残留的娃或娃化物发生反应， 最后抽出所生成的气体。
[0027] 与现有的在线自清洗方法相比，该方案主要优化了化学清洗的溫度，清洗过程同 时在加热，降低了总体腔体维护时间。
[002引优选地，所述氣化物为SF6，C2F6，NF3，CF4中的一种或多种。
[0029]相较而言，运几种氣化物来源广，原料成本低。另外，还可W同时通入适量氧气或 氧的化合物(如N20 )可W促使SF6，C2F6，肌的分解，增加清洗效率。
[0030] 优选地，进行所述在线自清洗时，氣化物和氧气的通入流量为：氣化物1000-2000SLM，氧气500-4000SLM。氣化物的通入量增加会增加清洗速度，但是过多的量会降低利 用率。氧气的量是根据获得最佳清洗速度决定的，对于不同氣化物，所需的氧气是不同的。 氧气可W用氧的化合物如化0取代。
[0031] 在线清洗需要用等离子激发，等离子的产生可W用锻膜用的射频等离子源，也可 W用离线的等离子源，激发后的气体通入腔体。射频等功率根据腔体的面积来决定的。对于 一个1.5米长度的腔体，一个线性等离子源的射频功率在1000-10000W左右。在此基础上可 W进一步优选射频功率为1400-1600W，W便能够兼顾生成量和速率，达到最佳性价比。
[0032] 另外，与现有的在线自清洗方法相比，该方案主要优化了氣化物与氧气的配比，还 优化了两种原料的通入流量，使其与化学反应的动力学特点相适应，使清洗在合理时间内 完成，同时将原料浪费率降低至最低水平。
[0033] 优选地，进行所述在线自清洗时，真空度为lOOPaW下。
[0034] 100化W下化学反应速度快，清洗效率高。
[0035] 优选地，在所述步骤C之后还包括:将所述生成的尾气通入到碱性水溶液中。
[0036] 在最后设置碱性水溶液来吸收尾气可W达到W下技术效果:SiF4发生化学反应将 其吸收，避免排入大气污染环境;碱性水溶液包括氨氧化钢，氧化巧，碳酸钢等。W碳酸钢溶 液为例，上述反应的原理如下：
[0037] 3SiF4+2Na2C〇3+2H2〇 = H4Si〇4i+2Na2SiF6i 巧 C〇2。
[0038] 另外，化学清洗时间可W用腔体压力的变化来决定，当抽速不变的情况下，随着反 应膜的清除，生产的气体越来越少，腔体压力发生改变，然后达到一个恒定值，运就反映腔 体已经清洗干净。另一种方法是跟踪某个发射光谱线的变化。每个气体在等离子体中都发 射光，如果跟踪SiF4气体的光谱线就能知道腔体是否清洗干净。
[0039] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0040] (1)多元清洗:物理方法和化学方法双重方式。
[0041] (2)清洗效率高。
[0042] (3)清洗成本低。
[0043] (4)清洗设备简单：只增加了常用的真空吸尘器。
【附图说明】
[0044] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，W下将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0045] 图巧现有技术中典型的阳CVD锻膜流程。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可W通过市售购买获得的常规产品。
[0047] 实施例1
[004引在多个线性等离子源擬成的工艺腔体系里，氮化娃锻膜用的工艺条件是：硅烷 (SiH4)，氨气(N出），氮气和氨气等的混合气体在lOOPa压力下，400°C的溫度中，RF射频电源 的作用下形成等离子体。载有娃片的载板经过等离子体的工艺腔进行锻膜，载板不断进去、 出来后就被锻上SiN膜。当连续生产72小时后，工艺腔体内和部件上也锻了膜，需要在膜自 动脱落之前进行清洗，复原腔体。
[0049] 清洗方法：
[0050] 第一步，将出于工作状态的工艺腔加热断电，回填大气、开腔、降溫，待30分钟后用 真空吸尘器清扫，恢复真空，并加热。总共所需时间为1小时。
[0化1] 第二步，用自清工艺清洗来恢复腔体状态。自清工艺：400°C，通入2000SLM SF6， 1600SLM 〇2，工艺压力30化，每个线性等离子源射频功率1500W，清洗时间2小时，经过清洗， 锻在腔体的SiN膜全部被清洗掉了。
[0化2]实施例2
[0053]用于PERC电池的氧化侣A10和氮化娃SiN双层膜生产。工艺腔锻膜条件:在多个线