专利名称：等离子体反应腔室及其设备、部件的制造方法和处理基片的方法
技术领域：
本发明涉及等离子体技术领域，特别涉及一种等离子体反应腔室及其部件的制造方法、等离子体增强化学气相沉积设备和在该设备内处理基片的方法。
背景技术：
等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备广泛用于半导体器件、太阳能电池制作工艺中，尤其用于沉积各种薄膜，例如氮化硅薄膜、透明导电薄膜等。在晶体硅太阳能电池制作工艺中，可以用等离子体增强化学气相沉积设备沉积减反射氮化硅膜，尤其是在大面积晶体硅太阳能电池的制作工艺中，PECVD设备应用更加广泛。图1为常用的一种PECVD设备结构示意图。如图1所示，腔室1内具有相对设置的上电极板2和下电极板3，其中，上电极板2连接电源(图中未示意出)，下电极板3接地。 工艺气体(如SiH4和NH3等)通过上盖4进入勻流室5勻流后由上电极板2通入腔室1。 当加入射频功率后，会在腔室1的反应空间内(上电极板2和下电极3之间)放电产生等离子体，从而在基片6表面沉积氮化硅膜，但是，等离子体也会在腔室1内其他地方沉积氮化硅膜，当重复进行多次工艺后，腔室1内其他部分比如上电极板2上的氮化硅膜会越来越多，以致由于重力作用掉落在下电极板3上的基片6上，影响产品质量甚至导致废片。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种等离子体反应腔室及其部件的制造方法、等离子体增强化学气相沉积设备和在该设备内处理基片的方法，能够延长设备维护周期，减少设备清洗频率，从而增加工艺时间，提高生产效率。为解决上述问题，本发明一种等离子体反应腔室，所述反应腔室内的部件在工艺过程中具有一个或多个表面与等离子体接触，所述部件与等离子接触的表面经过粗化处理，以增强工艺过程中产生的聚合物与所述部件表面的结合度。所述部件包括上电极板、内衬和载板中的一种或多种。所述部件的表面粗糙度为3微米至50微米。所述粗化处理包括喷砂、AL融射、NI-AL融射和NI-Cr融射中的一种或多种。相应的，本发明还一种等离子体反应腔室部件的制造方法，所述等离子体反应腔室的部件在工艺过程中具有一个或多个与等离子体接触的表面，该方法包括对所述部件与等离子体接触的表面进行粗化处理，形成具有一定表面粗糙度的部件。所述部件由包括上电极板、内衬、载板、等离子体约束环和下电极板中的一种或多种。所述部件的表面粗糙度为5微米至30微米。所述粗化处理包括喷砂、AL融射、NI-AL融射和NI-Cr融射中的一种或多种。此外，本发明还提供一种等离子体增强化学气相沉积设备，包括顺次连接的预热腔、反应腔室、冷却腔，所述反应腔室为如权利要求1-4任意一项所述的等离子体反应腔室。相应的，还提供一种在所述的化学气相沉积设备内处理基片的方法，该方法包括等离子体与基片的裸露表面相接触的步骤。所述等离子体与基片的裸露表面相接触的步骤包括将基片经过预热腔预热到预设温度后传入反应腔室；将工艺气体导入所述反应腔室；将RF能量作用于工艺气体上，以在所述反应腔室内形成等离子体；利用等离子体对基片的裸露表面进行沉积薄膜；将沉积薄膜后的基片从反应腔室传入冷却腔。所述工艺气体包括至少一种可形成聚合物的物质。上述技术方案具有以下优点所述等离子体反应腔室中，经过表面粗化处理部件，由于表面粗糙度较之处理前提高，抓附颗粒的能力大大加强，当等离子体反应形成的聚合物沉积在其表面时，可以能够增强聚合物与表面的附着力，在后续的多次工艺过程中不容易脱落，于是可以延长设备清洗的周期，减少清洗频率，进而提高设备的工艺时间，提高生产效率。由于部件均经过表面粗化处理，所以聚合物在工艺过程中不易脱落，设备的清洗周期比之前延长了 12倍，而且，由于仅清洗去除聚合物的疏松部分，不需要完全去除部件表面的聚合物，因此清洗时间也降为原来的五分之一，比如原来清洗一次需要5分钟，现在只需要1分钟即可，从而提高了设备的效率。
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1为常用的一种PECVD设备结构示意图；图2为本发明实施例中等离子体反应腔室的结构示意图；图3为本发明实施例中经过粗化处理后等离子体反应腔室部件的表面形貌照片。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。为突出本发明的特点，附图中没有给出与本发明的发明点必然直接相关的部分，远程等离子体源、射频电源等。正如背景技术部分所述，目前的等离子体腔室部件存在工艺过程中大量聚合物脱落易导致加工基片品质下降等缺点，基于此，本发明提出一种等离子体反应腔室及其部件制造方法，同时还提出一种等离子体增强化学气相沉积设备及采用所述设备内处理基片的方法，能够延长设备清洗周期、减少清洗时间，进而提高生产效率。以下结合附图详细介绍本发明的一个具体实施例。图2为本实施例提供的等离子体反应腔室的结构示意图，包括腔体11，该腔体11的上部具有上盖14 ；腔体11内的相对设置的上电极板12和下电极板13 ；所述下电极板13上设置的载板16，该载板16用于承载基片6 ；腔体11内的内衬17。其中，所述上电极板12、下电极板13和内衬17之间的区域形成等离子体的工艺空间。上电极板12连接射频电源(图中为示意出)，下电极板13接地。工艺气体(如SiH4 和NH3等)通过上盖14进入勻流室15勻流后由上电极板12通入腔体11。由射频电源引入射频功率后，工艺气体在腔体11的工艺空间内发生电离而产生等离子体，通过物理化学反应在基片6表面沉积膜层，例如氮化硅膜。以上所述的上电极板12、载板16、下电极板13和内衬17等部件在工艺过程中具有一个或多个与等离子体接触的表面。所述部件的表面由于与等离子体密切接触，因此在工艺过程中也会沉积聚合物。本实施例中，所述部件与等离子体接触的表面经过粗化处理。所述粗化处理可以为喷砂、AL融射、NI-AL融射或NI-Cr融射，也可以为上述处理方法中的多种组合。经过粗化处理，所述部件的表面粗糙度为3至50微米，如图3所示的经过粗化处理后部件的表面形貌照片。经过表面粗化处理部件，由于表面粗糙度较之处理前提高，抓附颗粒的能力大大加强，当等离子体反应形成的聚合物沉积在其表面时，能够增强聚合物与所述部件表面的结合度，在后续的多次工艺过程中不容易脱落，于是可以延长设备清洗的周期，减少清洗频率，进而提高设备的工艺时间，提高生产效率。由于部件均经过表面粗化处理，聚合物对部件表面的附着力提高，在工艺过程中不易脱落，设备清洗周期比之前延长了 12倍，比如由原来的每5次工艺结束后清洗一次缩短为每60次工艺结束后清洗一次，而且，清洗仅去除聚合物表面的疏松部分，不需去除全部聚合物，那些与部件表面附着好的聚合物不需要去除，去除聚合物的目的是为了防止聚合物从部件表面脱离导致加工的基片品质下降，所以那些与表面有力附着的聚合物不容易脱落，故不必从部件表面完全去除，因此清洗时间减少，比如由原来的5分钟降为1分钟，从而提高了设备的工艺时间。所述部件并不限于以上实施例中列举的部件，还可以包括例如等离子体约束环 18、上电极板固定件19 (参见图2)。本发明还提供了一种等离子体反应腔室部件的制造方法，以下详细说明。所述制造方法包括对等离子体反应腔室部件上的、与等离子体接触的表面进行粗化处理，形成具有一定表面粗糙度的部件。
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具体的，所述部件包括上电极板、内衬、载板、等离子体约束环和下电极板中的一种或多种，但不限于此，也可以为等离子体反应腔室中的其他部件。上电极板与等离子体接触的表面主要为朝向载板的表面，而内衬与等离子体接触的表面主要为朝向腔体内侧的表面，载板与等离子体接触的表面主要为朝向上电极板的表面。将上述部件置于喷砂或融射工艺设备中，对其与等离子体接触表面进行粗化处理，使其表面粗糙度提高，以加强抓附颗粒的能力。优选的，所述部件的表面粗糙度为5微米至30微米。优选的，所述粗化处理包括喷砂、AL融射、NI-AL融射和NI-Cr融射中的一种或多种，这样的处理方法可以保证部件的表面粗糙度足以增强工艺过程中产生的聚合物与所述部件表面的结合度。本发明还提供一种等离子体增强化学气相沉积设备，该设备包括顺次连接的预热腔、反应腔室、冷却腔。所述反应腔室为上述实施例提供的任一等离子体反应腔室。其中，所述预热腔用于在等离子体处理工艺前对待加工的基片进行预先加热，以使其达到设定温度；所述反应腔室用于对基片进行等离子体处理，所述冷却腔用于对经过等离子体处理的基片进行冷却。本发明实施例还提供一种在上述化学气相沉积设备内处理基片的方法，该方法包括等离子体与基片的裸露表面相接触的步骤，与此同时，等离子体也接触化学气相沉积设备的反应腔室内的部件表面。下面以太阳能电池生产工艺中氮化硅膜的沉积过程为例详细说明本实施例的基片处理方法。将基片置于载板上，经过预热腔加热到预设温度后传送入反应腔室，反应腔室内具有相对设置的上电极板和下电极板，其中，上电极板连接射频电源，下电极板接地。将装有基片的载板置于下电极板上，工艺气体(如SiH4和NH3等)通过勻流装置勻流后由上电极板通入反应腔室内；所述工艺气体包括至少一种可形成聚合物的物质。当由射频电源加入射频功率后，会在反应腔室内的上电极板和下电极板之间放电产生等离子体，所述等离子体与基片的裸露表面相接触，从而在基片表面沉积氮化硅膜。但是，等离子体也会同时与反应腔室内上电极板、载板、等离子体约束环和下电极板等部件表面接触，生成聚合物。所述反应腔室为前述实施例提供的任一等离子体反应腔室，其中上述部件与等离子体接触的表面经过粗化处理；反应腔室内的部件具有一个或多个与等离子体接触的表面，所述聚合物在工艺过程中附着在所述部件的表面上。工艺完成后，将沉积薄膜后的基片从反应腔室传入冷却腔进行冷却，降温至设定温度后，将基片取出，载板传回预热腔进行下一批次基片的处理。重复进行多次基片的处理工艺，反应腔室内的部件与等离子体接触的表面附着的聚合物也会越来越多，为避免污染基片，在连续生产过程中，多次氮化硅膜沉积工艺完成之后，暂停向反应腔室内传送基片，而需要对反应腔室内的部件进行等离子体清洗。本实施例中，由于部件均经过表面粗化处理，聚合物对部件表面的附着力提高，在工艺过程中较传统技术不易脱落，因此可以减少清洗频次，例如，清洗频次由原来的每5次工艺清洗一次缩短为每60次工艺清洗一次。具体的，可以采用远程等离子体清洗，也可以采用远程等离子体清洗和射频等离子体清洗相结合的方式。反应腔室内不装载基片，通入清洗气体(例如NF3)并施加射频功
6率产生等离子体，等离子体将吸附在部件表面的聚合物的疏松部分除去后，则可以结束清洗；本实施例中，由于部件均经过表面粗化处理，在等离子体清洗过程中，不必完全清除沉积在部件表面的聚合物，而仅需去除聚合物中比较疏松的部分即可，剩余的部分与部件表面附着牢固，不会对基片造成污染，这样一来，清洗时间减少，例如可以由原来的5分钟降为1分钟，工艺恢复5分钟，总共6分钟，从而提高了整机的工艺时间。可见，上述化学气相沉积设备及在该设备内处理基片的方法，延长设备清洗的周期，减少清洗频率，进而提高设备的工艺时间，提高生产效率。上述实施例中的等离子体加工装置优选为PECVD装置，也可以为其他等离子体加工装置，例如电子回旋共振等离子体加工装置，感应耦合等离子体加工装置等。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种等离子体反应腔室，所述反应腔室内的部件在工艺过程中具有一个或多个表面与等离子体接触，其特征在于，所述部件与等离子接触的表面经过粗化处理，以增强工艺过程中产生的聚合物与所述部件表面的结合度。
2.根据权利要求1所述的等离子体反应腔室，其特征在于，所述部件包括上电极板、内衬和载板中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体反应腔室，其特征在于，所述部件的表面粗糙度为3微米至50微米。
4.根据权利要求1所述的等离子体反应腔室，其特征在于，所述粗化处理包括喷砂、AL 融射、NI-AL融射和NI-Cr融射中的一种或多种。
5.一种等离子体反应腔室部件的制造方法，所述等离子体反应腔室的部件在工艺过程中具有一个或多个与等离子体接触的表面，其特征在于，该方法包括对所述部件与等离子体接触的表面进行粗化处理，形成具有一定表面粗糙度的部件。
6.根据权利要求5所述的等离子体反应腔室部件的制造方法，其特征在于，所述部件由包括上电极板、内衬、载板、等离子体约束环和下电极板中的一种或多种。
7.根据权利要求5或6所述的等离子体反应腔室部件的制造方法，其特征在于，所述部件的表面粗糙度为5微米至30微米。
8.根据权利要求5所述的等离子体反应腔室部件的制造方法，其特征在于，所述粗化处理包括喷砂、AL融射、NI-AL融射和NI-Cr融射中的一种或多种。
9.一种等离子体增强化学气相沉积设备，包括顺次连接的预热腔、反应腔室、冷却腔， 其特征在于，所述反应腔室为如权利要求1-4任意一项所述的等离子体反应腔室。
10.一种在根据权利要求9所述的化学气相沉积设备内处理基片的方法，其特征在于， 该方法包括等离子体与基片的裸露表面相接触的步骤。
11.根据权利要求10所述的处理基片的方法，其特征在于，所述等离子体与基片的裸露表面相接触的步骤包括将基片经过预热腔预热到预设温度后传入反应腔室；将工艺气体导入所述反应腔室；将RF能量作用于工艺气体上，以在所述反应腔室内形成等离子体；利用等离子体对基片的裸露表面进行沉积薄膜；将沉积薄膜后的基片从反应腔室传入冷却腔。
12.根据权利要求11所述的处理基片的方法，其特征在于，所述工艺气体包括至少一种可形成聚合物的物质。
全文摘要
本发明提供一种等离子体反应腔室及其部件的制造方法、等离子体增强化学气相沉积设备和在该设备内处理基片的方法，所述反应腔室内的部件在工艺过程中具有一个或多个表面与等离子体接触，所述部件与等离子接触的表面经过粗化处理，以增强工艺过程中产生的聚合物与所述部件表面的结合度。本发明提供的等离子体反应腔室及其部件的制造方法，能够延长设备维护周期，减少设备清洗频率，从而增加工艺时间，提高生产效率。
文档编号C23C16/50GK102154630SQ20101050419
公开日2011年8月17日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者南建辉, 宋巧丽 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司