CN101949008A - 载板、用载板进行沉积处理方法及等离子体沉积处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种进行基片沉积处理的载板，包括：一个或多个假片，可拆卸地布置在所述载板上没有布置基片的空白区域中。根据本发明提供的用于等离子体沉积处理的载板，能够解决现有技术中载板的空白区域的薄膜暴起导致的颗粒危害的问题，同时还能保证不影响载板的使用寿命。本发明提出了一种等离子体沉积处理设备，具有反应腔室，包括如上所述的载板。本发明还提出了一种使用载板对基片进行沉积处理的方法。该方法能够避免经常更换载板，延长了载板的使用寿命，从而降低了生产成本。

Description

载板、用载板进行沉积处理方法及等离子体沉积处理设备
技术领域
本发明涉及等离子体沉积技术，更具体地涉及用于基片沉积处理的载板、使用该载板对基片进行沉积处理的方法以及具有该载板的等离子体沉积处理设备。
背景技术
等离子体增强化学沉积(PECVD)是一种被广泛应用于半导体及太阳能电池片领域的镀膜方法，常见腔室结构如图1所示。待镀膜的晶片(wafer，晶圆)放置在载板表面，载板经过预热腔102的红外灯管预热，传入工艺腔104，自工艺腔104的腔室上部通入工艺气体，在上电极与载板之间放电，产生等离子体，晶片表面沉积上一定厚度的所需薄膜，工艺完毕后，载板传入冷却腔106，冷却到一定温度后被传出冷却腔106。
考虑到工艺镀膜的边缘效应要求，载板202的面积一般大于晶片204的实际使用面积，如图2所示，因此在载板202的四周会有部分的空白区域206，该表面由于并未放置产品晶片204，长时间暴露于等离子体镀膜环境后，表面沉积几十到几百个微米的薄膜，当受到外界环境扰动，如在剧烈的温度变化条件下，薄膜会暴起，迸溅到晶片204的表面，形成斑点或悬浮状颗粒，如图3a所示。与图3b中示出的载板不存在薄膜暴起的情况相比，可以明显看出放置于薄膜暴起载板上面的晶片在工艺镀膜后表面会出现颗粒。
上述说明虽然以等离子体增强化学沉积过程中对晶片进行沉积处理为例进行说明，但是，本领域技术人员应当理解，在其他形式的对基片进行沉积处理的工艺中会遇到同样的问题。
当前，为了解决薄膜暴起而导致的加工后晶片表面颗粒问题，主要采用如下两种方法。
第一，对载板进行定期的化学清洗，使用HF酸浸泡方式除去表面沉积的薄膜，例如SiNx薄膜。采用这样的方法尽管能够适当避免薄膜暴起带来的表面颗粒污染，但是该方法带来的主要问题在于：
1.载板由于清洗而无法使用，需要额外准备备用的载板来继续进行生产；
2.长期地使用化学酸液浸泡载板，造成载板表面损伤，缩短载板的使用寿命；
3.化学清洗的残留液附着于载板表面，高温下造成晶片表面的污染，进而影响晶片的质量，而对于太阳能电池片来说，就直接会影响到太阳能电池的性能。
第二种方法是，对载板表面进行粗化处理，来提高载体表面的粗糙度，以此来提高载板表面对薄膜的抓附力，从而减少薄膜暴起导致的颗粒迸溅的机会。但是这种方法同样存在以下问题：
1.当载板的空白区域沉积的薄膜厚度较大时，仍旧会发生颗粒的迸溅；
2.表面粗化处理对载板的表面产生一定的机械损伤，会影响其使用寿命。
因此，为了解决上述存在的技术问题，需要一种既能够解决载板的空白区域的薄膜暴起导致的颗粒危害的问题，同时又能够不影响载板的使用寿命，减少更换载板导致的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于进行基片沉积处理的载板，其能够解决现有技术中载板的空白区域的薄膜暴起导致的颗粒危害的问题，同时还能保证不影响载板的使用寿命。本发明的另一目的是提供一种使用本发明提出的载板进行基片沉积处理的方法。本发明的又一目的是提供一种包括上述载板的等离子体沉积处理设备。
为了解决上述技术问题至少之一，本发明提出了一种用于进行基片沉积处理的载板，包括：一个或多个假片，可拆卸地布置在所述载板上没有布置基片的空白区域中。
在上述技术方案中，优选地，该假片选自包括硅片、石墨以及C-C复合材料的组。
在上述技术方案中，优选地，当假片由硅片制成时，假片通过陶瓷柱或凹槽固定方式可拆卸地布置在载板上，其中凹槽设置在载板的空白区域。
在上述技术方案中，优选地，假片的厚度为700μm至1000μm。本领域技术人员应当理解，假片的厚度可以相同也可以不同，只要不影响工艺处理即可，这里给出的数值范围并不用于对本发明的保护范围构成不当限定。假片的厚度同样可以采用其它的数值或者数值范围，只要能够实现本发明的目的和效果，均应当落入本发明的保护范围。
在上述技术方案中，优选地，当假片由石墨或C-C复合材料制成时，假片通过凹槽固定方式可拆卸地设置在载板上，其中凹槽设置在所述载板的空白区域。
在上述技术方案中，优选地，凹槽的深度为3mm至4mm。
在上述技术方案中，优选地，假片经过粗化处理。应当理解，粗化处理例如可以包括喷砂处理或化学溶液处理，采用喷砂处理时表面粗糙度可以达到Ra＝6μm-8μm。
在上述技术方案中，优选地，假片的形状可根据所述空白区域的形状和大小进行调节。
本发明还提供了一种等离子体沉积处理设备，具有反应腔室，还包括如上所述的载板。
本发明还提供了一种使用载板对基片进行沉积处理的方法，包括：步骤602，将基片布置在载板上；步骤604，将一个或多个假片可拆卸地布置在载板上没有布置基片的空白区域中；以及步骤606，在基片和载板上进行沉积处理。
在上述技术方案中，优选地，该方法进一步包括：在预定的沉积时间后，更换一个或多个假片。应当理解，不同的处理工艺，预定的沉积时间不同，该预定沉积时间与假片的厚度无关，而与假片上沉积的膜的厚度相关，一般而言，10至20个小时更换假片是适宜的。
在上述技术方案中，优选地，该方法进一步包括：清洗更换下来的一个或多个假片，供重复使用。
在上述技术方案中，优选地，在步骤604中，在载板的空白区域设置凹槽，通过凹槽固定方式将假片可拆卸地布置在载板上的空白区域中。
在上述技术方案中，优选地，在步骤604中，当假片由硅片制成时，通过陶瓷柱固定方式将假片可拆卸地布置在载板上的空白区域中。
在上述技术方案中，优选地，该方法还包括以下处理：在将一个或多个假片布置在空白区域中之前，对一个或多个假片进行粗化处理。
在上述技术方案中，优选地，预定的沉积时间为一个或多个假片的表面保持未迸溅状态的时间。
本领域技术人员应当理解，这里提到的一个或多个假片的表面保持未迸溅状态的含义在于：由于假片暴露于等离子体镀膜环境后，表面沉积几十到几百个微米的薄膜，当受到外界环境扰动，如剧烈的温度变化条件下，薄膜暴起，迸溅到晶圆表面，形成斑点或悬浮状颗粒，在假片的表面发生迸溅之前的状态就是未迸溅状态。
与上面背景技术部分所提到的载板相比，本发明所提出的载板在载板没有布置基片的空白区域中可拆卸地布置假片，对空白区域进行了遮蔽保护，在一定的沉积时间之后，可以只更换假片，保持载板的空白区域薄膜处于非迸溅状态，而无需频繁清洗载板，从而延长整体载板的清洗周期，提高了载板的使用寿命，同时因为假片可以重复利用，所以与更换整体载板相比也相对更加经济。同理，本发明提供的使用本发明提出的载板进行等离子体沉积处理的方法也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
图1示出了平板式PECVD系统结构图；
图2示出了PECVD载板结构示意图；
图3a和图3b分别是载板存在薄膜暴起和不存在薄膜暴起时晶片表面的情况示意图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的PECVD载板的结构示意图；
图5示出了根据本发明的另一实施例的PECVD载板的结构示意图；
图6示出了根据本发明的一个实施例的使用PECVD载板进行沉积处理的方法的流程图；
图7示出了根据本发明的另一个实施例的使用PECVD载板进行沉积处理的方法的流程图；以及
图8示出了根据本发明的再一实施例的使用PECVD载板进行沉积处理的方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
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他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
图4示出了根据本发明的一个实施例的PECVD载板的结构示意图。如图4所示，在PECVD载板400上布置有待镀膜基片402，在没有布置待镀膜基片402的空白区域中布置了多个不同形状的假片404，用于覆盖空白区域。这些假片404可以选自包括硅片、石墨以及C-C复合材料的组。
其中，当假片404由硅片制成时，假片的厚度可以在700μm至1000μm的范围内，可以使用与固定待镀膜基片(在此，本领域的技术人员应该理解，待镀膜基片可以包括半导体晶圆或太阳能电池片等)一样的方式被固定在载板上，例如，包括但不限于，通过陶瓷柱或凹槽固定方式可拆卸地布置在载板上。其中在使用凹槽固定方式时，事先将凹槽设置在载板的空白区域中。另外，在不影响整板工艺均匀性的前提下，硅片的厚度可以适当增加，以提高其机械强度，进而增加假片的重复使用率，节约成本。
其中，当假片由石墨或C-C复合材料制成时，假片可以通过凹槽固定方式可拆卸地设置在载板上，凹槽同样也事先设置在载板的空白区域中。优选地，凹槽的深度为3mm至4mm。
优选地，假片经过粗化处理，以提高其表面粗糙度，从而提高载板表面对薄膜的抓附力，进而减少更换载板的频率，提高生产效率。
粗化处理举例而言可包括喷砂处理或化学溶液处理，采用喷砂处理时表面粗糙度可以达到Ra＝6μm-8μm。
图5示出了根据本发明的另一实施例的PECVD载板的结构示意图。如图5所示，图5示出的载板的结构与图4所示的载板的结构类似，不同之处在于，假片的形状和布置方式与图4不同。在图5中，假片的形状更具有通用性。以上图4和图5的载板结构都是示例性的，本领域的技术人员应该理解，假片的形状可以根据空白区域的形状和大小进行调节。图5所示的其他载板的结构与图4中的相同，在此不再赘述。
根据本发明的用于等离子体沉积处理的载板因为具有布置在没有设置待镀膜基片的空白区域中的假片，所以解决了现有技术中存在的频繁更换载板、以及频繁对载板进行酸清洗而导致的载板寿命减少、表面粗化处理对载板寿命的影响、以及酸洗残留液体对待镀膜基片的影响等问题，不但延长了载板的使用寿命，延长了载板的清洗维护周期，降低了成本，同时延长了机台的可用时间，并且减少了颗粒问题导致的不合格产品的出现。
以下将参考图6至图8描述使用根据本发明的载板进行等离子体沉积处理的方法。
图6示出了根据本发明的一个实施例的使用PECVD载板进行沉积处理的方法的流程图。
该方法包括：步骤602，将基片布置在载板上；步骤604，将一个或多个假片可拆卸地布置在载板上没有布置基片的空白区域中；以及步骤606，在基片和载板上进行沉积处理。
优选地，该方法进一步包括：在预定的沉积时间后，更换一个或多个假片。
优选地，该方法进一步包括：清洗更换下来的一个或多个假片，供重复使用。
在上述技术方案中，优选地，在步骤604中，在载板的空白区域设置凹槽，通过凹槽固定方式将假片可拆卸地布置在载板上的空白区域中。
在上述技术方案中，优选地，在步骤604中，当假片由硅片制成时，通过陶瓷柱固定方式将假片可拆卸地布置在载板上的空白区域中。
在上述技术方案中，优选地，该方法还包括以下处理：在将一个或多个假片布置在空白区域中之前，对一个或多个假片进行粗化处理。
在上述技术方案中，优选地，预定的沉积时间为一个或多个假片的表面保持未迸溅状态的时间。
本领域技术人员应当理解，这里提到的一个或多个假片的表面保持未迸溅状态的含义在于：由于假片暴露于等离子体镀膜环境后，表面沉积几十到几百个微米的薄膜，当受到外界环境扰动，如剧烈的温度变化条件下，薄膜暴起，迸溅到晶圆表面，形成斑点或悬浮状颗粒，在假片的表面发生迸溅之前的状态就是未迸溅状态。
图7示出了根据本发明的另一个实施例的使用PECVD载板进行沉积处理的方法的流程图。
在该实施例中，使用硅片作为假片。如图7所示，在步骤702，将基片布置在载板上；在步骤704，将厚度为700μm至1000μm的多个硅片(假片)可拆卸地布置在载板上没有布置基片的空白区域中，在此应该理解，在不影响整板工艺均匀性的前提下，硅片的厚度可以适当提高，以提高机械强度；以及步骤706，进行沉积工艺，在基片和载板上进行沉积处理，应该理解在此所提及的沉积处理为本领域技术人员公知的沉积处理。举例而言，这里的沉积处理可以包括对氮化硅减反射膜的沉积处理，沉积气体包括硅烷、氮气和氨气的混合气体。
本领域技术人员应当理解，在步骤704中，多个硅片的厚度可以相同也可以不同，只要不影响工艺处理即可，这里给出的数值范围并不用于对本发明的保护范围构成不当限定。硅片的厚度同样可以采用其它的数值或者数值范围，只要能够实现本发明的目的和效果，均应当落入本发明的保护范围。
进一步地，该方法还包括步骤708，在预定的沉积时间后，更换一个或多个假片。
进一步地，预定的沉积时间为一个或多个假片的表面保持未迸溅状态的时间。举例而言，假片上沉积的膜的厚度达到50μm左右时就需要更换假片，这通常在10至20小时左右。
本领域技术人员应当理解，这里提到的一个或多个假片的表面保持未迸溅状态的含义在于：由于假片暴露于等离子体镀膜环境后，表面沉积几十到几百个微米的薄膜，当受到外界环境扰动，如剧烈的温度变化条件下，薄膜暴起，迸溅到晶圆表面，形成斑点或悬浮状颗粒，在假片的表面发生迸溅之前的状态就是保持未迸溅状态。
进一步地，该方法还包括：清洗更换下来的一个或多个假片，供重复使用。
其中，在步骤704中，可拆卸地布置这些硅片(假片)的方式可以与将待镀膜基片固定至载板的方式相同，例如，通过可以在载板的空白区域设置凹槽，通过凹槽固定方式将假片可拆卸地布置在载板上的空白区域中，凹槽的深度可以在3mm至4mm的深度内；或者通过陶瓷柱固定方式将假片可拆卸地布置在载板上的空白区域中。
进一步地，该方法还包括以下处理：在将一个或多个假片布置在空白区域中之前，对一个或多个假片进行粗化处理，以提高假片的抓附力，以便减少更换假片的频率，从而节约成本。
图8示出了根据本发明的再一实施例的使用PECVD载板进行沉积处理的方法的流程图。在该实施例中，假片由石墨或C-C复合材料制成。如图8所示，在步骤802，将基片布置在载板上；在步骤804，在载板的没有布置待镀膜基片的空白区域设置3mm-4mm的凹槽，将多个假片嵌入在凹槽中，从而可拆卸地布置在载板上没有布置基片的空白区域中；以及步骤806，进行沉积工艺，在基片和载板上进行沉积处理，应该理解在此所提及的沉积处理为本领域技术人员公知的沉积处理。举例而言，这里的沉积处理可以包括对氮化硅减反射膜的沉积处理，沉积气体包括硅烷、氮气和氨气的混合气体。应当理解，本发明并不局限于此，根据本发明的方法适用于任何采用载板的沉积处理工艺。进一步地，该方法还包括步骤808，在预定的沉积时间后，更换一个或多个假片。应当理解，不同的处理工艺，预定的沉积时间不同，该预定沉积时间与假片的厚度无关，而与假片上沉积的膜的厚度相关，一般而言，10至20个小时更换假片是适宜的。
进一步地，预定的沉积时间为一个或多个假片的表面保持未迸溅状态的时间。本领域技术人员应当理解，这里提到的一个或多个假片的表面保持未迸溅状态的含义在于：由于假片暴露于等离子体镀膜环境后，表面沉积几十到几百个微米的薄膜，当受到外界环境扰动，如剧烈的温度变化条件下，薄膜暴起，迸溅到晶圆表面，形成斑点或悬浮状颗粒，在假片的表面发生迸溅之前的状态就是未迸溅状态。
进一步地，该方法还包括：清洗更换下来的一个或多个假片，供重复使用。
进一步地，该方法还包括以下处理：在将一个或多个假片布置在空白区域中之前，对一个或多个假片进行粗化处理，以提高假片的抓附力，以便减少更换假片的频率，从而节约成本。另外，该粗化处理可以与对载板整体的粗化处理一起进行。粗化处理举例而言可包括喷砂处理或化学溶液处理，采用喷砂处理时表面粗糙度可以达到Ra＝6μm-8μm。喷砂处理的原理是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂)高速喷射到需要处理的假片表面，使假片表面的外表面的外表或形状发生变化，使假片的表面获得一定粗糙度，改善假片表面的机械性能，增强了假片的表面对薄膜的抓附力。
应当理解，这里给出的基片可以是晶片，对该基片的沉积处理可以是等离子体化学气相沉积。这些并不构成对本发明的不当限定，需要说明的是，只要采用载板的沉积处理工艺，均可以采用本发明。
本发明还提供了一种等离子体沉积处理设备，具有反应腔室，还包括根据本发明的载板。其结构与图1基本类似，不同的是，根据本发明的等离子体沉积处理设备采用了根据本发明的载板。
根据本发明的使用PECVD载板进行沉积处理的方法，同样因为具有布置在没有设置待镀膜基片的空白区域中的假片，所以不仅对载板的空白区域进行了遮盖保护，同时解决了现有技术中存在的频繁更换载板、以及频繁对载板进行酸清洗而导致的载板寿命缩短、表面粗化处理对载板寿命的影响、以及酸洗残留液体对待镀膜基片的影响等问题，不但延长了载板的使用寿命，延长了载板的清洗维护周期，降低了成本，同时延长了机台的可用时间，并且减少了颗粒问题导致的不合格产品的出现概率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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。

Claims (16)

1.一种用于进行基片沉积处理的载板，其特征在于，包括：
一个或多个假片，可拆卸地布置在所述载板上没有布置基片的空白区域中。
2.根据权利要求1所述的载板，其特征在于，所述假片选自包括硅片、石墨以及C-C复合材料的组。
3.根据权利要求2所述的载板，其特征在于，当所述假片由所述硅片制成时，所述假片通过陶瓷柱或凹槽固定方式可拆卸地布置在所述载板上，所述凹槽设置在所述载板的所述空白区域。
4.根据权利要求3所述的载板，其特征在于，所述假片的厚度为700μm至1000μm。
5.根据权利要求2所述的载板，其特征在于，当所述假片由所述石墨或C-C复合材料制成时，所述假片通过凹槽固定方式可拆卸地设置在所述载板上，所述凹槽设置在所述载板的所述空白区域。
6.根据权利要求5所述的载板，其特征在于，所述凹槽的深度为3mm至4mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的载板，其特征在于，所述假片经过粗化处理。
8.根据权利要求7所述的载板，其特征在于，所述假片的形状可根据所述空白区域的形状和大小进行调节。
9.一种使用载板对基片进行沉积处理的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤602，将基片布置在所述载板上；
步骤604，将所述一个或多个假片可拆卸地布置在所述载板上没有布置基片的空白区域中；以及
步骤606，在所述基片和所述载板上进行沉积处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：在预定的沉积时间后，更换所述一个或多个假片。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：
清洗更换下来的所述一个或多个假片，供重复使用。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤604中，在所述载板的空白区域设置凹槽，通过凹槽固定方式将所述假片可拆卸地布置在所述载板的空白区域中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述步骤604中，当所述假片由硅片制成时，通过陶瓷柱固定方式将所述假片可拆卸地布置在所述载板的空白区域中。
14.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下处理：
在将所述一个或多个假片布置在所述空白区域中之前，对所述一个或多个假片进行粗化处理。
15.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述预定的沉积时间为所述一个或多个假片的表面保持未进溅状态的时间。
16.一种等离子体沉积处理设备，具有反应腔室，其特征在于，还包括权利要求1至8中任一项所述的载板。
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