CN105714270A - 化学气相沉积清洗终点监测方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学气相沉积清洗终点监测方法，包括：将三氟化氮气体通入CVD腔室进行清洗；将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析；检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光束的频谱；若否，则发出清洗终点指令，停止对CVD腔室的清洗。本发明还提供了一种化学气相沉积清洗终点监测系统，包括：清洗装置，用于将三氟化氮气体通入CVD腔室进行清洗；光谱分析装置，用于将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析；监测控制装置，用于检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱。本发明提供的技术方案具有节省清洗时间，减少资源浪费和提高沉积效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏器件制造技术领域，尤其涉及一种化学气相沉积清洗终点监测方法及其系统。
背景技术
在制造光伏器件时，通常使用化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，简称CVD)方法来对无定形薄膜和微晶薄膜进行沉积。CVD由于采用气体介质，更易于沉积复杂形状的工件，只要工件浸没在工作气体中即可在表面沉积所需薄膜。具体而言，通过将前体反应气体注入PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积)腔室，然后利用由射频(RF)或直流放电形成的等离子体将所述气体裂解成活性离子或自由基。PECVD工艺在半导体、太阳能电池、TFT面板制造领域有着广泛应用。由于CVD腔室是封闭的真空系统，在成膜时，基板和腔室内壁都会有膜层沉积，当腔室内壁的膜沉积到一定厚度时，很容易脱落而掉在基板上，导致基板产生缺陷，严重影响良率。因此，每进行一定张数基板时，就需要进行RPSC(RemotePlasmaSourceClean，远程等离子源清洗)清洗，将腔室侧壁上的薄膜洗掉。这一过程与干法刻蚀原理相同。
传统的清洁PECVD腔室的化学气相沉积方法是将清洁气体注入腔室中并且激发等离子体，为确保腔室内部的膜被完全清洗干净，需要根据技术员经验设置一定的清洗时间，在RPSC清洗干净后，再进行一段时间清洗，然后停止。但这种技术方案受限于操作人员所掌握的知识和经验，并且无法精确地实时确定对不同器件沉积进行清洗所需要的时间，容易消耗大量不必要的清洗气体，造成资源浪费，并且通常需要多次观察、调整清洗时间才能完成对腔室的完全清洗，清洗效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种化学气相沉积清洗终点监测技术方案，实现对CVD腔室沉积清洗的自动监测，在沉积清洗结束时自动终结对CVD腔室的清洗，节省清洗时间，减少资源浪费和提高沉积效率。
为解决以上技术问题，一方面，本发明实施例提供一种化学气相沉积清洗终点监测方法，包括：
将三氟化氮气体通入CVD腔室进行清洗；
将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析；
检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光束的频谱；若否，则发出清洗终点指令，停止对CVD腔室的清洗。
在一种可实现的方式中，所述将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析，包括：
通过光纤将在对CVD腔室清洗过程中产生的光束传输至分光仪；所述分光仪对接收到的光束进行分光后传输至光谱仪；所述光谱仪对所述分光仪所传输的光束进行频谱分析。
在一种可实现的方式中，所述检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱，包括：
通过清洗终点监测系统实时监测所述光谱仪的频谱分析结果；根据所述光谱仪的频谱分析结果，判断在CVD腔室清洗过程产生的光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光谱仪的频谱分析结果；若否，则产生RPSC清洗终点信息。
进一步地，所述的化学气相沉积清洗终点监测方法，还包括：CVD控制终端在检测到所述RPSC清洗终点信息时，发出结束RPSC清洗指令，停止对所述CVD腔室的清洗。
另一方面，本发明实施例还提供了一种化学气相沉积清洗终点监测系统，包括：
清洗装置，用于将三氟化氮气体通入CVD腔室进行清洗；
光谱分析装置，用于将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析；
监测控制装置，用于检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光束的频谱；若否，则发出清洗终点指令，停止对CVD腔室的清洗。
在一种可实现的方式中，所述光谱分析装置，包括：光纤、分光仪和光谱仪；通过光纤将在对CVD腔室清洗过程中产生的光束传输至所述分光仪；所述分光仪，用于对接收到的光束进行分光后传输至光谱仪；所述光谱仪，用于对所述分光仪所传输的光束进行频谱分析。
优选地，所述监测控制装置，包括：
清洗终点监测系统，用于实时监测所述光谱仪的频谱分析结果；根据所述光谱仪的频谱分析结果，判断在CVD腔室清洗过程产生的光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光谱仪的频谱分析结果；若否，则产生RPSC清洗终点信息。
进一步地，所述监测控制装置还包括：CVD控制终端，用于在检测到所述RPSC清洗终点信息时，发出结束RPSC清洗指令，停止对所述CVD腔室的清洗。
实施本发明提供的化学气相沉积清洗终点监测技术方案，可以获得以下有益效果：
本发明实施例提供的化学气相沉积清洗终点监测技术方案，通过三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析，利用四氟化硅的光谱特点，从CVD腔室导出的光束中检测是否存在四氟化硅光谱，以作为是否终结对CVD腔室进行清洗的控制信号，实现了对CVD腔室沉积清洗的自动监测，在沉积清洗结束时自动终结对CVD腔室的清洗，节省清洗时间，减少资源浪费和提高沉积效率。
附图说明
图1是本发明提供的化学气相沉积清洗终点监测方法的一个实施例的步骤流程图。
图2是本发明提供的对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析的一种可实现方式的步骤流程图。
图3是本发明提供的化学气相沉积清洗过程中四氟化硅光谱强度变化图。
图4是本发明提供的化学气相沉积清洗终点监测系统的一个实施例的结构示意图。
图5是本发明提供的化学气相沉积清洗终点监测系统的又一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，是本发明提供的化学气相沉积清洗终点监测方法的一个实施例的步骤流程图。
在本实施例中，所述的化学气相沉积(CVD)清洗终点监测方法，主要包括以下步骤S1～S4：
步骤S1：将三氟化氮气体(NF3)通入CVD腔室进行清洗；
步骤S2：将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析；
步骤S3：检测所述光束中是否存在四氟化硅(SiF4)光谱；若是，则继续监测所述光束的频谱(停留在步骤S3)；若否，则执行步骤S4；
步骤S4：发出清洗终点指令，停止对CVD腔室的清洗。
参看图2，是本发明提供的对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析的一种可实现方式的步骤流程图。
在一种可实现的方式中，所述步骤S2，将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析时，具体包括：
步骤S21：通过光纤将在对CVD腔室清洗过程中产生的光束传输至分光仪；
步骤S22：所述分光仪对接收到的光束进行分光后传输至光谱仪；
步骤S23：所述光谱仪对所述分光仪所传输的光束进行频谱分析。
具体实施时，可以在需要清洗的CVD腔室或PECVD(等离子体增强化学气相沉积)工艺腔室侧壁设置石英观察窗，并将光纤安装在观察窗上；利用光纤将待清洗的工艺腔室内的光束传输至分光仪中；经分光仪分光后，将特定光(四氟化硅)的光学信息传送到光谱仪，利用光谱仪监测工艺腔室内的清洗反应。等离子体中处于激发态的原子或分子基团会发出特定波长的光，并且光的强度与激发原子和基团的浓度相关。因此，优选地，所述步骤S3在检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱，具体包括：
通过清洗终点监测系统实时监测所述光谱仪的频谱分析结果；根据所述光谱仪的频谱分析结果，判断在CVD腔室清洗过程产生的光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光谱仪的频谱分析结果；若否，则产生RPSC清洗终点信息。
进一步地，在本实施例提供的化学气相沉积清洗终点监测方法中，还包括：CVD控制终端在检测到所述RPSC清洗终点信息时，发出结束RPSC清洗指令，停止对所述CVD腔室的清洗。
在本实施例中，CVD工艺腔室在进行RPSC(远程等离子源清洗)清洗时，利用NF3解离出的F离子(氟离子)，与腔室内壁的沉积(通常为硅化合物)发生反应，产生四氟化硅气体，排出腔室。通过监测四氟化硅浓度，即可判断RPSC是否完成。其主要反应过程包括：①NF3→N2+F*；②F*+Si→SiF4↑。
当三氟化氮NF3与腔室内壁膜层发生化学反应时，光谱仪可以监测到四氟化硅光谱。当腔室内部膜层完全反应后(即清洗干净)，四氟化硅光谱消失。RPSC清洗终点监测系统监测到四氟化硅光谱消失时，即作为RPSC清洗结束的时机，判定当前时刻已到RPSC清洗终点。RPSC清洗终点监测系统将得到的RPSC清洗终点信息发送给CVD控制终端，CVD控制终端发出结束RPSC清洗指令，进入CVD方法的下一步骤。
具体实施时，通常难以精确地确定光谱完全消失，因此，在清洗反应过程中，等离子体发出的光经系统收集处理后，通过监测SiF4特征光波强度，当四氟化硅光谱强度降低到一定程度后，即认为RPSC清洗完成，通过CVD控制终端及时结束清洗。
参看图3，是本发明提供的化学气相沉积清洗过程中四氟化硅光谱强度变化图。
与上述实施例提供的化学气相沉积清洗终点监测方法相对应，本发明实施例还提供了一种化学气相沉积清洗终点监测系统。
参看图4，是本发明提供的化学气相沉积清洗终点监测系统的一个实施例的结构示意图。
在本实施例中，化学气相沉积清洗终点监测系统主要包括：
清洗装置100，用于将三氟化氮气体通入CVD腔室进行清洗；
光谱分析装置200，用于将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析；
监测控制装置300，用于检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光束的频谱；若否，则发出清洗终点指令，停止对CVD腔室的清洗。
参看图5，是本发明提供的化学气相沉积清洗终点监测系统的又一个实施例的结构示意图。
具体实施时，本实施例在图4实施例的基础上，进一步地，所述光谱分析装置200，包括：光纤201、分光仪202和光谱仪203。其中，通过光纤201将在对CVD腔室清洗过程中产生的光束传输至所述分光仪202；所述分光仪203，用于对接收到的光束进行分光后传输至光谱仪204；所述光谱仪204，用于对所述分光仪203所传输的光束进行频谱分析。
优选地，所述监测控制装置300，包括：
清洗终点监测系统301，用于实时监测所述光谱仪204的频谱分析结果；根据所述光谱仪204的频谱分析结果，判断在CVD腔室清洗过程产生的光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光谱仪204的频谱分析结果；若否，则产生RPSC清洗终点信息。
进一步地，所述监测控制装置300还包括：CVD控制终端302，用于在检测到所述RPSC清洗终点信息时，发出结束RPSC清洗指令，停止对所述CVD腔室的清洗。
本实施例提供的化学气相沉积清洗终点监测系统的基本工作原理与上述实施例提供的化学气相沉积清洗终点监测方法对应相同，在此不再赘述。
本发明实施例提供的化学气相沉积清洗终点监测技术方案，通过三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析，利用四氟化硅的光谱特点，从CVD腔室导出的光束中检测是否存在四氟化硅光谱，以作为是否终结对CVD腔室进行清洗的控制信号，实现了对CVD腔室沉积清洗的自动监测，在沉积清洗结束时自动终结对CVD腔室的清洗，节省清洗时间，减少资源浪费和提高沉积效率。实施本发明提供的技术方案，可以提前判断出RPSC清洗终点，及时停止清洗，既节省了清洗时间，又节约了NF3气体，具有很大的实用价值。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种化学气相沉积清洗终点监测方法，其特征在于，包括：
将三氟化氮气体通入CVD腔室进行清洗；
将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析；
检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光束的频谱；若否，则发出清洗终点指令，停止对CVD腔室的清洗。
2.如权利要求1所述的化学气相沉积清洗终点监测方法，其特征在于，所述将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析，包括：
通过光纤将在对CVD腔室清洗过程中产生的光束传输至分光仪；
所述分光仪对接收到的光束进行分光后传输至光谱仪；所述光谱仪对所述分光仪所传输的光束进行频谱分析。
3.如权利要求2所述的化学气相沉积清洗终点监测方法，其特征在于，所述检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱，包括：
通过清洗终点监测系统实时监测所述光谱仪的频谱分析结果；根据所述光谱仪的频谱分析结果，判断在CVD腔室清洗过程产生的光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光谱仪的频谱分析结果；若否，则产生RPSC清洗终点信息。
4.如权利要求3所述的化学气相沉积清洗终点监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
CVD控制终端在检测到所述RPSC清洗终点信息时，发出结束RPSC清洗指令，停止对所述CVD腔室的清洗。
5.一种化学气相沉积清洗终点监测系统，其特征在于，包括：
清洗装置，用于将三氟化氮气体通入CVD腔室进行清洗；
光谱分析装置，用于将三氟化氮气体在对CVD腔室清洗过程中产生的光束进行频谱分析；
监测控制装置，用于检测所述光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光束的频谱；若否，则发出清洗终点指令，停止对CVD腔室的清洗。
6.如权利要求5所述的化学气相沉积清洗终点监测系统，其特征在于，所述光谱分析装置，包括：光纤、分光仪和光谱仪；
通过光纤将在对CVD腔室清洗过程中产生的光束传输至所述分光仪；
所述分光仪，用于对接收到的光束进行分光后传输至光谱仪；
所述光谱仪，用于对所述分光仪所传输的光束进行频谱分析。
7.如权利要求6所述的化学气相沉积清洗终点监测系统，其特征在于，所述监测控制装置，包括：
清洗终点监测系统，用于实时监测所述光谱仪的频谱分析结果；根据所述光谱仪的频谱分析结果，判断在CVD腔室清洗过程产生的光束中是否存在四氟化硅光谱；若是，则继续监测所述光谱仪的频谱分析结果；若否，则产生RPSC清洗终点信息。
8.如权利要求7所述的化学气相沉积清洗终点监测系统，其特征在于，所述监测控制装置还包括：
CVD控制终端，用于在检测到所述RPSC清洗终点信息时，发出结束RPSC清洗指令，停止对所述CVD腔室的清洗。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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