一种真空镀膜测试用衬底以及真空镀膜的测试方法与流程

1.本发明涉及一种真空镀膜测试用衬底以及真空镀膜的测试方法。


背景技术：

2.太阳能电池片制作的过程中一般都涉及到真空镀膜，如perc电池片制作工序中需要镀氮化硅、氧化硅膜等；异质结太阳能电池片需要镀非晶硅膜、ito膜等。在新生产线的建立或新设备的导入时，一般都需测试所镀膜层的膜厚、折射率以及整体的膜层均匀性等。现有的膜层监测手段一般是在生产中放入清洗干净的抛光晶圆片进行同炉镀膜，之后用椭偏仪进行膜层测试，以提取所需要的膜层参数。
3.但，晶圆片成本较高，且一般为圆形片，使用时需要切割成所需尺寸，同时，晶圆片厚度与生产中的硅片厚度差异较大，监测可能存在一定的偏差。再者，在整炉均匀性测试中，需要消耗较多的晶圆片，导致监测成本过高，不利于长期的研发生产所用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种真空镀膜测试用衬底以及真空镀膜的测试方法，尺寸、材质同实际生产用硅片相当，提高实验监测的准确性，解决使用抛光晶圆衬底成本高、消耗大的问题。
5.本发明的目的通过如下技术方案实现：
6.一种真空镀膜测试用衬底，它包括测试面经化学抛光的硅片以及设于硅片测试面上的衬底膜层，所述衬底膜层最外层的折射率与待测膜层的折射率的差值大于0.5。
7.一种真空镀膜的测试方法，它包括如下步骤，
8.a、选取硅片作为衬底；
9.b、对硅片的测试面进行化学抛光；
10.c、在硅片的测试面上形成衬底膜层；
11.d、将硅片送入待测设备中，在衬底膜层上形成待测膜层；
12.e、使用椭偏仪，录入硅片和衬底膜层的信息，以进行膜层测试并拟合计算测试结果；
13.所述衬底膜层最外层的折射率与待测膜层的折射率的差值大于0.5。
14.较之现有技术而言，本发明的优点在于：用价格低廉的普通硅片进行化学抛光，再镀上衬底膜层，即可作为膜厚测试用的衬底，尺寸、材质同实际生产用硅片相当，提高实验监测的准确性；并且，该衬底替代了价格昂贵的抛光晶圆片，有利于前期工艺开发的实验监测和便于整炉均匀性测试的实验投入，大幅地降低实验成本。
附图说明
15.图1是本发明一种真空镀膜测试用衬底的实施例的结构简图。
16.图2是本发明一种真空镀膜的测试方法的实施例的流程示意图。
具体实施方式
17.一种真空镀膜测试用衬底，它包括测试面经化学抛光的硅片以及设于硅片测试面上的衬底膜层，所述衬底膜层最外层的折射率与待测膜层的折射率的差值大于0.5。
18.所述衬底膜层的厚度小于待测膜层的厚度。
19.所述硅片经化学抛光后的测试面的轮廓最大高度3um以内。
20.所述衬底膜层包括设于硅片测试面上的氮化硅膜层以及设于氮化硅膜层上的氧化硅膜层；所述氧化硅膜层的厚度是待测膜层的厚度的二分之一以下。所述氧化硅膜层的折射率与待测膜层的折射率的差值大于0.5。所述氮化硅膜层和氧化硅膜层的总厚度小于待测膜层的厚度。
21.所述氮化硅膜层在波长560nm的折射率为2-2.7。
22.所述氮化硅膜层的厚度为5-10nm。
23.所述氧化硅膜层在波长560nm的折射率为1-1.6。
24.所述氧化硅膜层的厚度为10-30nm。
25.一种真空镀膜的测试方法，它包括如下步骤，
26.a、选取硅片作为衬底；
27.b、对硅片的测试面进行化学抛光；
28.c、在硅片的测试面上形成衬底膜层；
29.d、将硅片送入待测设备中，在衬底膜层上形成待测膜层；
30.e、使用椭偏仪，录入硅片和衬底膜层的信息，以进行膜层测试并拟合计算测试结果；
31.所述衬底膜层最外层的折射率与待测膜层的折射率的差值大于0.5。
32.所述步骤b的具体方法为，使用碱性溶液对硅片进行化学抛光，所述碱性溶液为质量百分比为0.5％-3％的氢氧化钠、氢氧化钾或二者混合与水组合，抛光时溶液温度在70℃-85℃之间，抛光时间为20-50min，抛光后硅片的测试面的轮廓最大高度控制在3um以内。
33.所述衬底膜层的厚度小于待测膜层的厚度。
34.所述步骤c的具体方法为，在硅片的测试面上采用pecvd、lpcvd或高温氧化方法沉积氧化硅膜层。在实施方案中，采用高温氧化方法形成，高温氧化的温度为800-950℃之间，氧化时间依所通入氧气的含量而定。
35.在沉积氧化硅膜层之前，采用pecvd或lpcvd在硅片的测试面上沉积氮化硅膜层。
36.所述氮化硅膜层为富硅型氮化硅，所述氮化硅膜层的厚度为5-10nm，所述氮化硅膜层在波长560nm的折射率为2-2.7；所述氧化硅膜层的厚度为10-30nm，所述氧化硅膜层在波长560nm的折射率为1-1.6。
37.下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：
38.如图1至图2所示为本发明提供的一种真空镀膜测试用衬底的实施例示意图。
39.一种真空镀膜测试用衬底的制作方法，其包括：
40.s1、取任意尺寸的硅片1作为衬底，为了便于硅片在后续试验中进行，本实施例中取完整的g1尺寸的硅片作为衬底；
41.s2、将上述硅片1的测试面进行化学抛光，所述化学试剂为碱性溶液，可以为氢氧化钠、氢氧化钾，或氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液中任意一种与水组合的碱性溶液，所述抛
光时溶液温度在70℃-85℃之间，质量百分比为0.5％-3％，时间为20-50min；所述硅片1抛光后的粗糙度rz(轮廓最大高度)控制在3um以内，优选地为2um以内；
42.s3、在上述抛光过的硅片1测试面上沉积一层薄的氮化硅膜层2；所述氮化硅膜层2的厚度为5-10nm，所述氮化硅膜层为富硅型氮化硅，氮化硅膜层在波长560nm的折射率为2-2.7。所述氮化硅膜层可以用pecvd、lpcvd等方式沉积镀膜，优选地用管式pecvd沉积镀膜。
43.s4、在上述已沉积氮化硅膜层2的硅片1表面再沉积一层薄的氧化硅膜层3，所述氧化硅膜层3的厚度为10-30nm，所述氧化硅膜层3在波长560nm的折射率为1-1.6，所述氧化硅膜层可以用pecvd、lpcvd或高温氧化炉等方式沉积镀膜，优选地用高温氧化的方式形成，所述高温氧化的温度为800-950℃之间，氧化时间依所通入氧气的含量而定。
44.s5、将上述已沉积氧化硅膜层3的硅片1放入镀氮化硅的载具(即待测设备)中进行待测氮化硅层4(即待测膜层)沉积；本实施例中的待测氮化硅层4为在平板的pecvd设备中进行镀膜，则衬底硅片1放置在pecvd的载板上，传入腔室内进行膜层沉积。
45.s6、将完成待测氮化硅层4镀膜的硅片1放在椭偏仪上进行膜层测试并拟合计算测试结果。在椭偏仪的拟合模型中，需设置测试前已知的硅片厚度、氮化硅膜层厚度和氧化硅膜层厚度等参数，椭偏仪将入射光以一定的入射角射到测试面上，光在多层介质膜的交界处发生多次折射。椭偏仪通过薄膜的反射方向收集反射光的振幅和位相变化情况来提取待测真空膜层的厚度，以及折射率和吸光系数等，从而获得待测膜层的沉积信息，如待测膜层的膜厚、折射率以及整体的膜层均匀性等。