CN103035466B - 一种预清洗方法及等离子体设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种预清洗方法及等离子体设备，主要用于通过等离子体预清洗反应腔室内的载板和电极板，在预清洗所述载板时，将所述载板接负偏压，以使所述反应腔室内的等离子体靠近所述载板；在预清洗所述电极板时，将所述载板接正偏压，以使所述反应腔室内的等离子体靠近所述电极板。该预清洗方法不需增加电极板和载板之间的距离即可对电极板和载板分别进行均匀地预清洗，因此预清洗效率高，从而可以提高太阳能电池的生产效率，而且，可以降低等离子体加工设备的制造成本。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，涉及一种预清洗方法及等离子体设备。
背景技术
SiN(氮化硅)等减反膜是太阳能电池的重要组成部分，通常采用平板式结构的PECVD(等离子体增强型化学气相沉积)设备制作。而且可以采用直接法和间接法两种工艺制作减反膜。
在实际工艺过程中，利用直接法制作的SiN膜具有以下优点：即，膜结构致密，可以实现表面钝化和体钝化，从而可以提高少子的寿命，进而可以提高短路电流。因此，减反膜常采用直接法制作。
但是，采用直接法制作减反膜时需要将盛放硅片的载板接地，这使得减反膜只能在硅片的上表面制作，即只能采用上镀膜方式在硅片表面制作减反膜。然而，这种镀膜方式容易使硅片被工艺过程所产生的颗粒污染，不仅影响外观，而且会使并阻降低。
因此，在制作减反膜之前需要对反应腔室进行预清洗。目前是采用RPS(远程等离子体系统)清洗结合原位清洗对反应腔室进行预清洗。图1为常用的平板式结构的PECVD设备的结构简图。请参阅图1，PECVD设备包括反应腔室1，在反应腔室1顶端的外侧设有用于预清洗的远程等离子体系统4，在反应腔室1顶端的内侧设有采用匀流方式设计的电极板3，其可以向反应腔室1提供反应气体。在反应腔室1底部的内侧设有用于盛放硅片的载板2，在载板2的底部设有用于调节载板2高度的升降机构5。预清洗时，为了提高预清洗的均匀性，需要借助升降机构5增大电极板3和载板2之间的距离，在制作减反膜时再将电极板3和载板2之间的距离调整为正常的距离。
在预清洗过程中，增大电极板3和载板2之间的距离将导致清洗速率降低，这将影响整个太阳能电池的生产效率。另外，用于调节载板2高度的升降机构5的结构复杂，制造成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是针对等离子体加工设备中存在的上述缺陷，提供一种预清洗方法及用于预清洗的等离子体设备，其不仅能够均匀地清洗电极板和载板，而且清洗效率高，结构简单，制造成本低。
为实现本发明的目的而提供一种预清洗方法，主要用于通过等离子体预清洗反应腔室内的载板和电极板，在预清洗所述载板时，将所述载板接负偏压，以使所述反应腔室内的等离子体靠近所述载板；在预清洗所述电极板时，将所述载板接正偏压，以使所述反应腔室内的等离子体靠近所述电极板。
优选地，在进行所述预清洗后，将所述载板接地，等离子体均匀地分布在载板与电极板之间的区域，用于在放置在载板上的被加工工件的表面沉积SiN减反膜。
优选地，所述等离子体是由远程等离子体系统产生的等离子体与原位预清洗气体产生的等离子体的混合。
优选地，所述远程等离子体系统与所述原位清洗所用的预清洗气体同时启辉。
优选地，所述预清洗气体为NF3。
本发明还提供一种等离子体设备，包括反应腔室，在所述反应腔室的底部的内侧设有载板，在所述反应腔室顶部的内侧设有电极板，所述载板与直流电源连接，并且在预清洗载板时，所述载板与所述直流电源的负极连接；在预清洗所述电极板时，所述载板与所述直流电源的正极连接。
优选地，所述载板还与大地连接。
优选地，在所述载板与所述直流电源之间设有选择开关，借助所述选择开关使所述载板与所述直流电源的正极、负极或与地连接。
优选地，所述选择开关为继电器。
优选地，在所述载板与所述直流电源之间设有射频过滤器。
优选地，在所述反应腔室顶端的外侧设有远程等离子体系统，在所述电极板上设有匀流孔，预清洗气体自所述电极板上的匀流孔内进入所述反应腔室。
优选地，所述电极板通过匹配器与射频电源连接。
优选地，所述载板通过支撑柱与直流电源的正极、负极或与地连接；其中，所述载板以及支撑柱均采用导电材料制成；在所述载板和支撑柱的接触位置设有接地片，用以使载板与支撑柱保持地电连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的预清洗方法是在预清洗所述载板时，将所述载板接负偏压；在预清洗所述电极板时，将所述载板接正偏压，通过调节载板上的电压使等离子体靠近载板或电极板，从而分别对载板和电极板进行预清洗。该预清洗方法不需增加电极板和载板之间的距离即可对电极板和载板分别进行均匀地预清洗，因此预清洗效率高，从而可以提高太阳能电池的生产效率，而且，可以降低等离子体加工设备的制造成本。
另外，本发明提供的等离子体设备，借助直流电源使载板在预清洗所述载板时携带负偏压，在预清洗所述电极板时携带正偏压，以分别对载板和电极板进行预清洗。该用于预清洗的等离子体设备不需增加电极板和载板之间的距离即可对电极板和载板分别进行均匀地预清洗，因此预清洗效率高，从而可以提高太阳能电池的生产效率；而且，无需采用升降机构，从而降低了等离子体加工设备的制造成本。
附图说明
图1为常用的平板式结构的PECVD设备的结构简图；
图2为本发明提供的等离子体设备的结构简图；
图3为载板接直流电源的负极时等离子体在反应腔室内的分布状态图；
图4为载板接直流电源的正极时等离子体在反应腔室内的分布状态图；
图5为载板接地时等离子体在反应腔室内的分布状态图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的预清洗方法及等离子体设备进行详细描述。
本实施例提供一种预清洗方法，主要用于通过等离子体对反应腔室内的载板和电极板进行预清洗，在预清洗所述载板时，所述载板接负偏压，以使所述反应腔室内的等离子体靠近所述载板，从而对载板的表面进行预清洗；在预清洗所述电极板时，所述载板接正偏压，以使所述反应腔室内的等离子体靠近所述电极板，从而对电极板的表面进行预清洗。在预清洗完成后，将载板接地，使等离子体均匀地分布在载板与电极板之间的区域，从而对在放置在载板上的被加工工件的表面沉积SiN减反膜。
反应腔室内的等离子体是通过远程等离子体系统产生的等离子体与原位预清洗气体产生的等离子体的混合，通过两种等离子体的结合可以提高等离子体中离子的浓度，从而提高鞘层的电压，这不仅可以提高预清洗的效率，而且可以将反应腔室内各个角落的SiN颗粒清洗，从而提高清洗的均匀性。
在实际工艺过程中，优选使远程等离子体系统与原位清洗所用的预清洗气体同时启辉，以提高预清洗工艺的稳定性。另外，原位清洗所用的预清洗气体可以选用NF3。
本实施例提供的预清洗方法通过调节载板上的电压使等离子体靠近载板或电极板，从而分别对载板和电极板进行预清洗。该方法不需增加电极板和载板之间的距离即可对电极板和载板分别进行均匀地预清洗，因此预清洗效率高，从而可以提高太阳能电池的生产效率，而且，可以降低等离子体加工设备的制造成本。
图2为本发明提供的等离子体设备的结构简图。请参阅图2，用于预清洗的等离子体设备包括反应腔室10，反应腔室10的顶端设有上盖12，在上盖12与腔室壁11之间通过聚四氟13密封。
在反应腔室10顶部的内侧设有电极板14，电极板14上设有匀流孔15，预清洗气体通过匀流孔15进入反应腔室10。电极板14通过匹配器16与射频电源17连接。预清洗气体进入反应腔室10后被射频功率激发而产生等离子体，从而可以对设置在反应腔室10内的电极板、载板等位置进行原位清洗。
在上盖12的上方设有远程等离子体系统18，远程等离子体系统18的解离度可以达到90％以上，解离后的离子和自由基在浓度和压力的作用下流入反应腔室10，与沉积在反应腔室10内的SiN颗粒发生反应并将其除去，从而达到清洗反应腔室10的目的。
本实施例通过远程等离子体系统18清洗和原位清洗相结合的方式对反应腔室10进行清洗，利用原位清洗均匀性较好的特点，改善了远程等离子体系统18清洗的均匀性，使电极板14边缘得到有效地清洗。这可以减少等离子体设备的开盖频率，缩短维护周期，从而提高等离子体设备的利用率。
在反应腔室10的底部设有下电极19，下电极19包括承载被加工工件的载板20以及支撑载板20的支撑柱21，载板20和支撑柱21均采用导电材料制成。在载板20和支撑柱21的接触位置设有接地片23，用以使载板20与支撑柱21保持良好地电连接。
支撑柱21通过选择开关25与直流电源24连接，借助选择开关25可以使支撑柱21与直流电源24的正极、负极或与地连接。选择开关25可以采用继电器等具有选择功能的任意开关。在直流电源24与选择开关25之间还设有RF(射频)过滤器26，RF过滤器26可以提高作用在载板20上的偏压的精度。
本实施例通过直流电源24来调节作用在载板20上的偏压，从而使反应腔室10内的等离子体聚集在载板20或电极板14附近，以使等离子体中的离子与载板20和电极板14表面的SiN颗粒反应，从而将载板20和电极板14清洗干净。
图3为载板接直流电源的负极时等离子体在反应腔室内的分布状态图。当载板20接直流电源24的负极时，反应腔室10内的等离子体聚集在载板20附近，从而可以对载板20进行清洗。图4为载板接直流电源的正极时等离子体在反应腔室内的分布状态图。当载板20接直流电源24的正极时，反应腔室10内的等离子体聚集在电极板24附近，从而可以对电极板24进行清洗。图5为载板接地时等离子体在反应腔室内的分布状态图。当载板20接地时，等离子体均匀地分布在载板20与电极板14之间的区域，此时可以在放置在载板20上的被加工工件的表面沉积SiN减反膜。换言之，本实施例是通过调节载板20的电位分别实现对载板20、电极板14的清洗以及实施沉积SiN减反膜的工艺。
本实施例提供的用于预清洗的等离子体设备，借助直流电源使载板在预清洗所述载板时携带负偏压，在预清洗所述电极板时携带正偏压，以分别对载板和电极板进行预清洗。该用于预清洗的等离子体设备不需增加电极板和载板之间的距离即可对电极板和载板分别进行均匀地预清洗，因此预清洗效率高，从而可以提高太阳能电池的生产效率；而且，无需采用升降机构，从而降低了等离子体加工设备的制造成本。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种预清洗方法，主要用于通过等离子体预清洗反应腔室内的载板和电极板，其特征在于，在预清洗所述载板时，将所述载板接负偏压，以使所述反应腔室内的等离子体靠近所述载板；在预清洗所述电极板时，将所述载板接正偏压，以使所述反应腔室内的等离子体靠近所述电极板，所述等离子体是由远程等离子体系统产生的等离子体与原位预清洗气体产生的等离子体的混合，所述远程等离子体系统与原位清洗所用的预清洗气体同时启辉。
2.根据权利要求1所述的预清洗方法，其特征在于，在进行所述预清洗后，将所述载板接地，等离子体均匀地分布在载板与电极板之间的区域，用于在放置在载板上的被加工工件的表面沉积SiN减反膜。
3.根据权利要求1所述的预清洗方法，其特征在于，所述预清洗气体为NF3。
4.一种等离子体设备，包括反应腔室，在所述反应腔室的底部的内侧设有载板，在所述反应腔室顶部的内侧设有电极板，其特征在于，所述载板与直流电源连接，并且在预清洗载板时，所述载板与所述直流电源的负极连接；在预清洗所述电极板时，所述载板与所述直流电源的正极连接，在所述反应腔室顶端的外侧设有远程等离子体系统，所述远程等离子体系统与原位清洗所用的预清洗气体同时启辉。
5.根据权利要求4所述的等离子体设备，其特征在于，所述载板还与大地连接。
6.根据权利要求5所述的等离子体设备，其特征在于，在所述载板与所述直流电源之间设有选择开关，借助所述选择开关使所述载板与所述直流电源的正极、负极或与地连接。
7.根据权利要求6所述的等离子体设备，其特征在于，所述选择开关为继电器。
8.根据权利要求4所述的等离子体设备，其特征在于，在所述载板与所述直流电源之间设有射频过滤器。
9.根据权利要求4所述的等离子体设备，其特征在于，在所述电极板上设有匀流孔，预清洗气体自所述电极板上的匀流孔内进入所述反应腔室。
10.根据权利要求4所述的等离子体设备，其特征在于，所述电极板通过匹配器与射频电源连接。
11.根据权利要求5所述的等离子体设备，其特征在于，所述载板通过支撑柱与直流电源的正极、负极或与地连接；
其中，所述载板以及支撑柱均采用导电材料制成；
在所述载板和支撑柱的接触位置设有接地片，用以使载板与支撑柱保持地电连接。
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