技术领域
[0001] 本
发明涉及
等离子体增强化学气相沉积设备，更具体而言，涉及一种带自清洗功能的新型等离子体增强化学气相沉积装置。
背景技术
[0002] 等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，简称为PECVD)设备广泛用于
半导体工业、
太阳能电池制作工艺中，用于沉积各种
薄膜，如氮化
硅薄膜，透明导电薄膜，太阳能减反射膜等。例如，
太阳能电池制作工艺中，要用到等离子体增强化学气相沉积设备，尤其是在大面积晶体硅太阳能电池的制作工艺中的应用就更加广泛，在太阳能电池的制备工艺流程中，PECVD设备是制备减反射膜的设备，PECVD的工作原理示意图如图1所示：上
电极接电源，下电极接地，待加工的
工件位于下电极上，上下电极之间为工艺腔室，工作时，工艺气体(如SiH4、NH3等)进入工艺室，在
电场的作用下被电离、离解或激发成要沉积的薄膜成分，然后在待加工的工件上沉积成薄膜，最终工艺副产物被抽走，完成对待加工工件的沉积。所述工件，为包括
硅片等具有相同加工原理的其他产品。
[0003] 图2为
现有技术PECVD设备结构示意图：腔室1内设置有匀流室2和工艺室3，匀流室2上部有进气孔21、下部有喷淋板22，喷淋板22上设置有喷淋孔221，包括喷淋板在内的匀流室2的周壁接射频、直流高压等电源，形成上电极，工艺室3的下部设置有带加热器331的下电极31。工作时，上电极(即匀流室2的周壁)接射频或者直流高压等电源，下电极31接地，工艺气体首先从进气口21进入匀流室2中，在匀流室2内，工艺气体的流场和流速被均匀化，然后通
过喷淋板22的喷淋孔221进入工艺室3，当加入射频功率或者直流高压等高电位后，会在工艺室3(即喷淋板22和下 电极31之间)内放电产生工艺等离子体，从而在硅片(置于下电极31上，图中未示出)等工件表面沉积成太阳能减反射膜、导电薄膜等沉积膜，且由于匀流室2周壁均与射频或直流高压等电源相连接而同电位，因此不会在匀流室2内产生等离子体，只会在工艺室3内产生等离子体，以实现对工件的等离子体增强化学气相沉积。
[0004] 其中，所述的匀流室2，为一个相对独立的密闭腔室，其上部开有进气口21，下部为喷淋板22，且在喷淋板22上均匀设置有多个喷淋孔221，包括喷淋板22在内的所述匀流室2的周壁均与射频、直流高压等电源相连接，形成高电位，作为上电极。工艺气体从进气口21进入匀流室时，是不均匀的，若直接对其进行等离子电离，则导致电离不均匀、不充分，从而影响沉积的效果且效率低，因此必须对工艺气体进行均匀化处理，匀流室2就是起均匀工艺气体的作用，被均匀化后的工艺气体，通过喷淋板22上的喷淋孔221进入工艺室3，在电场的作用下将其电离形成等离子体从而实现化学气相沉积。因此，要求喷淋孔221的分布尽量均匀，这样可以保持被匀流后的工艺气体均匀地进入工艺室3内，保证沉积工艺的
质量和沉积的效率。
[0005] 所述工艺室3则为腔室1中匀流室2和下电极31之间的空间，腔室1的周壁和下电极31接地，则工艺室内为不等电位，从而产生等离子体，实现对工艺气体的电离、离解等物理、化学反应，完成气相化学沉积。
[0006] 上述现有技术，在采用PECVD工艺沉积太阳能减反射膜或者导电薄膜等沉积膜时，需要在加热的条件下进行，一般需要将下电极加热到300℃～500℃，甚至更高的
温度，因此，喷淋板22，腔室1的壁以及匀流室2内，都有较高的温度。当工艺气体通过匀流室2时，由于匀流室2内有一定的温度，则会使工艺气体产生通常的化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，简称CVD)，如形成氮化硅等，又由于匀流室2内的温度相对工艺室3要低，则在较低的温度下容易使CVD形成颗粒状物质(业内称为污染颗粒)，因此一段时间后，会在整个匀流室2周壁的内表面上都会
覆盖上一层非致密的、颗粒状物质，而且这些颗粒还会通过喷淋板22上的喷淋孔221落到工艺室3内的待加工工件例如硅片等上，从而影响工艺腔3内PECVD工艺结果和工件的产品质量，带来不良效果，例如，在太阳能领域则会影响电池的效率。因此，如何在保证在通常的PECVD工艺的情况下，有效去除污染颗粒、保证工件的产品质量，是急需解决的一个问题。
发明内容
[0007] 本发明的目的就是要提供一种新型PECVD装置，此装置不仅能够满足目前PECVD设备沉积工艺的需求，还能够利用原位方法产生等离子体对PECVD匀流室进行干法清洗，去除匀流室内产生的污染物颗粒，以提高PECVD工艺结果和工件的沉积质量。 [0008] 为了解决上述现有技术的问题、实现本发明目的，本发明提供了一种新型等离子体增强化学气相沉积装置，包括设置于腔室中的匀流室和工艺室，所述匀流室位于所述工艺室的上方，所述匀流室的上部设置有进气口，下部为设置有喷淋孔的喷淋板，所述工艺室的下部设置有下电极，所述匀流室的周壁与电源相连接形成上电极，所述下电极和所述腔室的周壁与地相连接，其特征在于，在所述匀流室内设置有清洗电极，所述清洗电极通过
开关装置可选择性地与所述电源或者所述地相连接。
[0009] 进一步，在所述清洗电极与所述电源连接时，所述进气口进入的是等离子体增强化学气相沉积用工艺气体，以便实现对工件的等离子体增强化学气相沉积，在所述清洗电极与所述地连接时，所述进气口进入的是清洗用清洗气体，以便实现对所述匀流室的清洗。 [0010] 优选地，所述电源可以为射频电源、直流高压电源或者脉冲电源。 [0011] 所述下电极31带加热装置311，所述工艺气体为SiH4或NH3或两者的混合。 [0012] 所述清洗气体为NF3、F2或SF6中的一种或多种。
[0013] 所述开关装置为单刀双掷开关、
电子开关或者继电器。
[0015] 或者，所述清洗电极为带清洗气孔的板，所述清洗气孔在所述板上的分布可根据要求进行调整。
[0016] 进一步，所述清洗电极上的所述清洗气孔为直通孔或者台阶通孔。 [0017] 优选地，所述清洗电极为
铝、不锈
钢、
铜、
石墨制成。
[0018] 根据本发明提供的一种新型等离子体增强化学气相沉积装置，因在匀流室内设置有清洗电极，则在该清洗电极接地并通入清洗气体时，在匀流室内产生等离子体，对匀流室内污染颗粒进行有效清洗和去除，实现对匀流室的原位干法清洗，提高了PECVD装置的工艺性能，且不影响PECVD装置的正常工作和工艺，本发明的新型等离子体增强化学气相沉积装置可完全替代现有技术中的PECVD装置，同时提高了PECVD装置的使用寿命和工件沉积的质量。
附图说明
[0019] 图1为PECVD的工作原理示意图；
[0020] 图2为现有技术PECVD设备的结构示意图；
[0021] 图3为根据本发明的一种新型PECVD装置的结构示意图；
[0022] 图4为根据本发明的一种新型PECVD装置的工作状态示意图；
[0023] 图5为根据本发明的一种新型PECVD装置的清洗状态示意图；
[0024] 图6为根据本发明的一种新型PECVD装置中清洗电极上清洗气孔布置的一
实施例示意图；
[0025] 图7为根据本发明的一种新型PECVD装置中清洗电极的清洗气孔的一种结构示意图；
[0026] 图8为根据本发明的一种新型PECVD装置中清洗电极的清洗气孔的另一种结构示意图。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。
[0028] 图3示出了根据本发明的一种新型等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装置的结构示意图。
[0029] 根据本发明的一种新型PECVD装置，包括设置于腔室1中的匀流室2和工艺室3，所述匀流室2位于所述工艺室3的上方，所述匀流室2的上部设置有进气口21，下部为设置有喷淋孔221的喷淋板22，所述工艺室3的下部设置有下电极31，所述匀流室2的周壁与电源相连接形成上 电极，所述下电极31和所述腔室1的周壁与地相连接，其特征在于，在所述匀流室2内设置有清洗电极23，所述清洗电极23通过开关装置231可选择性地与所述电源或者所述地相连接。
[0030] 进一步，在所述清洗电极23与所述电源相连接时，从所述进气口21进入的是等离子体增强化学气相沉积用工艺气体，即所述PECVD装置处于正常的工作状态，以便实现对工件的等离子体增强化学气相沉积。如图4所示，匀流室2的清洗电极23通过一单刀双掷开关231接入到与由匀流室2的周壁组成的上电极相连的射频电源，在PECVD过程时，匀流室2周壁同处于射频高电位，下电极接地，因此喷淋板22和下电极31之间即工艺室3内则形成射频电场，对工艺气体进行电离、离解及激发，在要处理的硅片(未显示，硅片放置在下电极31上)等工件上沉积薄膜。因在PECVD过程时，匀流室2的清洗电极23与整个匀流室2的周壁同电位，不会在匀流室2内产生等离子体，则不会影响PECVD工艺。在所述清洗电极23与所述地相连接时，从所述进气口21进入的是清洗用清洗气体，即所述PECVD装置处于清洗状态，以便实现对所述匀流室2的清洗。如图5所示，当对匀流室2进行清洗时，匀流室2的清洗电极23通过所述单刀双掷开关231接到地，匀流室2周壁组成的上电极仍然与射频电源相连接，下电极31也仍然接地，则此时，匀流室2内会形成射频电场，则通过进气口通入的NF3，F2或SF6等一种或多种清洗气体后，则清洗气体会在匀流室2内射频电场的作用下产生等离子体，从而实现对匀流室2的污染颗粒进行干法清洗，并随着废气排出PECVD装置。
[0031] 优选地，所述清洗电极23位于所述匀流室2的中央，并与所述喷淋板22相平行且与所述匀流室2的周壁不
接触的情况下，在满足清洗电极23与匀流室2上下底面的距离小于清洗电极23与匀流室2前后左右
侧壁的距离，且清洗电极23与匀流室2下底面即喷淋板22间的距离不小于10毫米，以及清洗电极23与匀流室2上底面的距离大于其与匀流室2下底面的距离并小于其与匀流室2上底面距离两倍的条件时，则清洗效果最好，也最便于安装和维修，是最优选的实施例。
[0032] 当然，即使清洗电极23不位于匀流室2的中央、其与喷淋板22也不 平行的情况下，也可以实现本
申请欲解决的原位干法清洗，但还是要满足清洗电极23与匀流室2周壁不接触，且其与匀流室2上下底面的距离小于其与匀流室前后左右侧壁的距离、以及清洗电极23与匀流室2下底面间的距离不小于10毫米和清洗电极23与匀流室2上底面的距离大于其与匀流室2下底面的距离的条件。在清洗电极23与匀流室下底面即喷淋板22不平行的情况下，所述清洗电极23与匀流室2周壁的距离，是指清洗电极23上与匀流室2上下底面或前后、左右侧面距离最近的点的距离。
[0033] 所述电源可以为射频电源、直流高压电源、脉冲电源，以便为PECVD装置提供高电位，实现对工艺气体的电离、离解及激发，本发明的实施例优选采用的是射频电源。 [0034] 更进一步，下电极311带有加热装置311，一边对放置在下电极上的工件进行加热，从而提高整个工艺室2内的问题，以利于工艺气体的气相化学沉积，且本实施例采用的工艺气体为SiH4或NH3或者两者的混合，该工艺气体可用于制造太阳能用氮化硅减反射膜。工艺气体可以根据需要沉积膜的成分不同进行选择，例如膜的成分为SiO2的话，可以选择SiCl4和O2作为工艺气体；膜的成分为α-Si的话，工艺气体可以选择SiH4和B2H6作为工艺气体。
[0035] 本实施例中，所述清洗气体优选为NF3、F2或SF6中的一种或多种。 [0036] 所述开关装置231可为单刀双掷开关、电子开关或者继电器，本实施例为一单刀双掷开关，控制匀流室2的清洗电极23与电源或地的连接，也可以用其它电气或者机械方式控制匀流室2的清洗电极23的电位，如电子开关或者继电器等。
[0037] 所述匀流室2的清洗电极23可以是整块实体板的结构，也可以是类似喷淋板22为带清洗气孔231的板结构。若清洗电极23为带清洗气孔231的板结构，可根据所述匀流室内2的流场和PECVD工艺的要求，调整清洗电极23上所述清洗气孔231的结构和分布。如图6所示，为匀流室2的清洗电极23上所述清洗气孔231的一实施例分布示意图。所述清洗电极23若为带清洗孔231的板结构，便于PEVCD工艺中匀流室2对工艺气体的均匀化；
当然，若清洗电极231为不带孔的实体板结构，也不影响匀流室2对工艺气体的均匀化，同样可以实现本发明目地，只是清洗电极为带清洗气孔的板结构效果更好而已。
[0038] 再进一步，如图7所示，为所述清洗气孔231的一种结构示意图，所述清洗气孔231为直通孔；再如图8所示，为该清洗气孔231的另一种结构示意图，所述清洗气孔231为台阶通孔。当然，该清洗气孔231的形状和结构还可以为其他形式的孔。
[0039] 所述清洗电极23优选地为铝、
不锈钢、铜、石墨等导电材料制成，本实施例采用铝制成的清洗电极。
[0040] 本发明上述实施例给出的新型PECVD装置，因为匀流室内设置有清洗电极，则在匀流室内产生污染颗粒后，可以很方便地对匀流室进行原位干法清洗，快速去除污染颗粒，在不影响PECVD工艺的情况下，实现了对污染颗粒的有效去除，保证了了工件化学气相沉积的质量，克服现有技术的
缺陷。
[0041] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
