CN113481486A - 一种镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镀膜方法，包括以下步骤：向工艺腔室内输入待镀膜工件；对所述工艺腔室内的待镀膜工件进行预热，预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，以减少工艺腔室内镀膜颗粒污染；将经过预清洗处理后的所述工艺腔室抽至镀膜所需的底压，在所述工艺腔室内对待镀膜工件进行镀膜。在镀膜工艺前，采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，可以使工艺腔室内壁较为松动的薄膜提前脱落，留下附着力良好的薄膜，进而大幅度降低镀膜工艺过程中的膜颗粒的掉落风险；而且，氩等离子处理过程中对工艺腔室有一定的升温作用，可缩短待镀膜工件在工艺腔室中的加热过程，不会影响生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及异质结太阳能电池生产工艺技术领域，具体涉及一种镀膜方法。
背景技术
高效硅异质结电池最关键的技术是对晶硅表面的钝化，而作为钝化层的氢化非晶硅(a－Si：H)薄膜一般通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法制备。
在利用PECVD制备a－Si：H的工艺过程中，除了会在硅基底上生成a－Si：H薄膜以外，在整个工艺腔(侧壁、顶部)中都会有a－Si：H薄膜生成。随着工艺次数的增加，腔体内壁上累积的膜厚度增加，受膜层之间的应力失配加剧、重力增加等因素影响，工艺腔(尤其是顶部)上沉积的部分薄膜会在工艺过程中脱落，掉在硅片表面形成膜颗粒污染。膜颗粒所覆盖的区域除了无法进行有效钝化外，对后续膜层的沉积也有一定影响，进而影响最终电池器件的效率。
为了去除工艺腔室沉积的a－Si：H薄膜，目前普遍利用高能等离子体对a－Si：H的刻蚀特性，对工艺腔室进行干法清洗。因为每次用高能等离子体对腔室进行干法清洗后，都会对腔室的化学、物理状态有一定影响，每次清洗腔室后都需要一定的时间才能恢复工艺的最佳状态和稳定性。为了降低频繁洗腔对生产过程中工艺状况和稳定性的影响，目前普遍采用较低的清洗频率，即当腔室累积了较厚的a－Si：H薄膜后再进行腔室清洗。
但是，较低的工艺腔室清洗频率，虽然有利于降低总的腔室状态恢复时间，但会使工艺过程中硅片表面出现膜颗粒污染的风险逐渐增加，影响最终电池片的良率。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中因工艺腔室的清洗频率低，导致硅片镀膜过程中被污染的风险大进而影响电池片良率的缺陷，从而提供一种镀膜方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种镀膜方法，包括以下步骤：
向工艺腔室内输入待镀膜工件；
对所述工艺腔室内的待镀膜工件进行预热，预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，以减少工艺腔室内镀膜颗粒污染；
将经过预清洗处理后的所述工艺腔室抽至镀膜所需的底压，在所述工艺腔室内对待镀膜工件进行镀膜。
进一步地，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，包括：
向所述工艺腔室内通入第一含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第一压强，并使所述工艺腔室内的第一压强持续第一时间；
向所述工艺腔室内通入第二含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第二压强，开启所述工艺腔室内的射频发生器并持续第二时间；所述射频发生器的工作功率为第一功率；
向所述工艺腔室内通入第三含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第三压强，并使所述工艺腔室内的第三压强持续第三时间；
向所述工艺腔室内通入第四含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第四压强，开启所述工艺腔室内的射频发生器并持续第四时间；所述射频发生器的工作功率为第二功率；
向所述工艺腔室内通入第五含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第五压强，并使所述工艺腔室内的第五压强持续第五时间。
进一步地，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，所述第一功率大于所述第二功率。
进一步地，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，所述第一功率为1500－2500W，所述第二功率为200－600W。
进一步地，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，所述第二压强不小于所述第一压强，所述第三压强大于所述第二压强，所述第四压强不小于所述第三压强，所述第五压强大于所述第四压强。
进一步地，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，
所述第一压强为0.4－0.6Torr，所述第一含氩清洗气体的通入流量为480－520sccm，所述第一时间为9－11s；
所述第二压强为0.4－0.6Torr，所述第二含氩清洗气体的通入流量为480－520sccm，所述第二时间为15－30s；
所述第三压强为1.4－1.6Torr，所述第三含氩清洗气体的通入流量为1800－2200sccm，所述第二时间为4－6s；
所述第四压强为1.4－1.6Torr，所述第四含氩清洗气体的通入流量为1800－2200sccm，所述第二时间为20－30s；
所述第五压强为3.3－3.7Torr，所述第五含氩清洗气体的通入流量为3300－3700sccm，所述第二时间为25－35s。
进一步地，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，所述第一含氩清洗气体、第二含氩清洗气体、第三含氩清洗气体、第四含氩清洗气体、第五含氩清洗气体均为纯度不小于99.9％的工业氩气。
进一步地，所述在所述工艺腔室内对待镀膜工件进行镀膜的步骤中，待镀膜工件在所述工艺腔室内镀的膜层为本征多晶硅膜、本征非晶硅膜、磷/硼掺杂的多晶硅膜、磷/硼掺杂的非晶硅膜、硅碳膜以及硅氧膜中的任意一种或几种。
进一步地，所述向工艺腔室内输入待镀膜工件的步骤中，所述工艺腔室为至少经过一次镀膜工序的工艺腔室，每一所述镀膜工序包括对硅片/载板进行上料步骤、预热步骤、沉积步骤、下料步骤。
进一步地，在所述工艺腔室经过多次镀膜工艺后，在对硅片/载板预热步骤中，采用含氟等离子体对所述工艺腔室的内壁进行清洗。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的镀膜方法，在镀膜工艺前的待镀膜工件预热过程中，采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，可以使工艺腔室内壁较为松动的薄膜提前脱落，留下附着力良好的薄膜，进而大幅度降低镀膜工艺过程中的膜颗粒的掉落风险。而且，氩等离子体清洗的过程，相对于氟等离子体清洗的过程，处理时间短，可以和待镀膜工件的预热过程同步进行，不会影响生产效率，工艺兼容性强。此外，氩等离子处理过程中对工艺腔室有一定的升温作用，可进一步缩短待镀膜工件在工艺腔室中的加热过程。
2.本发明提供的镀膜方法，在采用氩等离子体清洗工艺腔室内壁的过程中，先采用高能量的氩等离子体轰击工艺腔室内壁，可以使工艺腔室内壁上较为疏松的膜层脱落，或者使膜层之间的出现较大应力失配而间接导致膜层之间的附着力下降，然后利用低能量的氩等离子体轰击工艺腔室内壁，使吸附力较弱的薄膜提前脱落，留下附着力较强的薄膜，进而大幅度降低后续镀膜工艺过程中的膜颗粒掉落的可能性。与全程采用高能量的氩等离子体轰击工艺腔室内壁的方式相比，可以避免工艺腔室内附着力较大的薄膜被轰击后出现附着力下降但不脱落，并在后续镀膜工艺中出现脱落而影响镀膜质量的问题；与全程采用低能量的氩等离子体轰击工艺腔室内壁的方式相比，镀膜腔室内壁薄膜的清洗效果更好，减少薄膜在工艺腔室内壁的堆叠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本采用本发明实施例中镀膜方法进行多批次镀膜的实现流程图；
图2为本发明实施例中镀膜方法的实现流程图；
图3为本发明实施例中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的实现流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明提供一种减少工艺腔室内镀膜颗粒污染的镀膜方法。如图1和图2所示的一种镀膜方法，具体包括以下步骤：
步骤S10，向工艺腔室内输入待镀膜工件。
具体的，即载板硅片上料。待镀膜工件为放置在装载有硅片的载板，载板经过自动化输送设置运送至工艺腔室内。工艺腔室为至少经过一次镀膜工序的工艺腔室。
步骤S20，对所述工艺腔室内的待镀膜工件进行预热，预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，减少工艺腔室内镀膜颗粒污染。
具体的，即硅片载板预热及氩等离子体处理。通过工艺腔室上的加热装置对工艺腔室进行升温，使载板上的硅片的表面温度逐渐上升到后续镀膜所需的温度。在工艺腔室升温的过程中，工艺腔室通过射频发生器将含氩清洗气体电离成含氩等离子体，含氩等子体与覆盖在工艺腔室的内壁(特别是顶壁)上的硅膜层发生反应，硅膜层从工艺腔室的内壁上脱落。
步骤S30，将经过预清洗处理后的所述工艺腔室抽至镀膜所需的底压，在所述工艺腔室内对硅片进行镀膜。
具体的，即工艺镀膜。硅片上镀的膜层可以为本征多晶硅膜、本征非晶硅膜、磷/硼掺杂的多晶硅膜、磷/硼掺杂的非晶硅膜、硅碳膜以及硅氧膜中的任意一种或几种。在本实施例中，膜层为氢化非晶硅(a－Si：H)薄膜。
最后，将镀膜完成的工件从所述工艺腔室内移出。即还可以包括步骤S40，载板硅片下料。
这种镀膜方法，在镀膜工艺前的待镀膜工件预热过程中，采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，可以使工艺腔室内壁较为松动的薄膜提前脱落，留下附着力良好的薄膜，进而大幅度降低镀膜工艺过程中的膜颗粒的掉落风险。而且，氩等离子体清洗的过程，相对于氟等离子体清洗的过程，处理时间短，可以和待镀膜工件的预热过程同步进行，不会影响生产效率，工艺兼容性强。此外，氩等离子处理过程中对工艺腔室有一定的升温作用，可进一步缩短待镀膜工件在工艺腔室中的加热过程。
在工艺腔室经过多次镀膜工艺后，采用含氟等离子体对所述工艺腔室的内壁进行清洗。
在本实施例中，在步骤S20中，预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，如图3所示，具体包括如下步骤：
步骤S21，向所述工艺腔室内通入第一含氩清洗气体，第一含氩清洗气体的通入流量为480－520sccm，所述工艺腔室的压强调节至0.4－0.6Torr，并使所述工艺腔室内的压强稳定持续9－11s。
优选的，第一含氩清洗气体为纯度不小于99.9％的工业氩气；氩气的通入流量为500sccm，工艺腔室的压强保持为0.5Torr，工艺腔室内的压强稳定持续时间为10s。在可替换的实施方式中，第一含氩清洗气体还可以为氩气与其它不含氟气体的混合物，例如氩气和氧气。
步骤S22，向所述工艺腔室内通入第二含氩清洗气体，第二含氩清洗气体的通入流量为480－520sccm，将所述工艺腔室的压强调节至0.4－0.6Torr，开启所述工艺腔室内的射频发生器并持续15－30s；所述射频发生器的工作功率为1500－2500W。
优选的，第二含氩清洗气体为纯度不小于99.9％的工业氩气；氩气的通入流量为500sccm，工艺腔室的压强保持为0.5Torr，工艺腔室内的压强稳定持续时间为20s。在可替换的实施方式中，第二含氩清洗气体还可以为氩气与其它不含氟气体的混合物，例如氩气和氧气。
步骤S23，向所述工艺腔室内通入第三含氩清洗气体，第三含氩清洗气体的通入流量为1800－2200sccm，将所述工艺腔室的压强调节至1.4－1.6Torr，并使所述工艺腔室内的压强持续4－6s。
优选的，第三含氩清洗气体为纯度不小于99.9％的工业氩气；氩气的通入流量为2000sccm，工艺腔室的压强保持为1.5Torr，工艺腔室内的压强稳定持续时间为5s。在可替换的实施方式中，第三含氩清洗气体还可以为氩气与其它不含氟气体的混合物，例如氩气和氧气。
步骤S24，向所述工艺腔室内通入第四含氩清洗气体，第四含氩清洗气体的通入流量为1800－2200sccm，将所述工艺腔室的压强调节至1.4－1.6Torr，开启所述工艺腔室内的射频发生器并持续20－30s；所述射频发生器的工作功率为200－600W。
优选的，第四含氩清洗气体为纯度不小于99.9％的工业氩气；氩气的通入流量为2000sccm，工艺腔室的压强保持为1.5Torr，工艺腔室内的压强稳定持续时间为20－30s。在可替换的实施方式中，第四含氩清洗气体还可以为氩气与其它不含氟气体的混合物，例如氩气和氧气。
步骤S25，向所述工艺腔室内通入第五含氩清洗气体，第五含氩清洗气体的通入流量为3300－3700sccm，将所述工艺腔室的压强调节至3.3－3.7Torr，并使所述工艺腔室内的压强持续25－35s。
优选的，第五含氩清洗气体为纯度不小于99.9％的工业氩气；氩气的通入流量为3500sccm，工艺腔室的压强保持为3.5Torr，工艺腔室内的压强稳定持续时间为30s。在可替换的实施方式中，第五含氩清洗气体还可以为氩气与其它不含氟气体的混合物，例如氩气和氧气。
在采用氩等离子体清洗工艺腔室内壁的过程中，先采用高能量的氩等离子体轰击工艺腔室内壁，可以使工艺腔室内壁上较为疏松的膜层脱落，或者使膜层之间的出现较大应力失配而间接导致膜层之间的附着力下降，然后利用低能量的氩等离子体轰击工艺腔室内壁，使吸附力较弱的薄膜提前脱落，留下附着力较强的薄膜，进而大幅度降低后续镀膜工艺过程中的膜颗粒掉落的可能性。与全程采用高能量的氩等离子体轰击工艺腔室内壁的方式相比，可以避免工艺腔室内附着力较大的薄膜被轰击后出现附着力下降但不脱落，并在后续镀膜工艺中出现脱落而影响镀膜质量的问题；与全程采用低能量的氩等离子体轰击工艺腔室内壁的方式相比，镀膜腔室内壁薄膜的清洗效果更好，减少薄膜在工艺腔室内壁的堆叠。
这种镀膜方法，具有如下优点：
其一，在镀膜工艺前去除工艺腔体内潜在的膜颗粒污染源，显著减少工艺镀膜过程中膜颗粒掉落风险；
其二，处理时间短，便于在工艺腔室的工艺间隙中进行，不影响生产效率，工艺兼容性强；
其三，工艺方法简单，容易导入实际生产；
其四，氩等离子处理对工艺腔室有一定的升温作用，可进一步缩短载板以及硅片在工艺腔室中的加热过程。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤：
向工艺腔室内输入待镀膜工件；
对所述工艺腔室内的待镀膜工件进行预热，预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，以减少工艺腔室内镀膜颗粒污染；
将经过预清洗处理后的所述工艺腔室抽至镀膜所需的底压，在所述工艺腔室内对待镀膜工件进行镀膜。
2.根据权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理，包括：
向所述工艺腔室内通入第一含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第一压强，并使所述工艺腔室内的第一压强持续第一时间；
向所述工艺腔室内通入第二含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第二压强，开启所述工艺腔室内的射频发生器并持续第二时间；所述射频发生器的工作功率为第一功率；
向所述工艺腔室内通入第三含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第三压强，并使所述工艺腔室内的第三压强持续第三时间；
向所述工艺腔室内通入第四含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第四压强，开启所述工艺腔室内的射频发生器并持续第四时间；所述射频发生器的工作功率为第二功率；
向所述工艺腔室内通入第五含氩清洗气体，将所述工艺腔室的压强调节至第五压强，并使所述工艺腔室内的第五压强持续第五时间。
3.根据权利要求2所述的镀膜方法，其特征在于，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，所述第一功率大于所述第二功率。
4.根据权利要求3所述的镀膜方法，其特征在于，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，所述第一功率为1500－2500W，所述第二功率为200－600W。
5.根据权利要求2所述的镀膜方法，其特征在于，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，所述第二压强不小于所述第一压强，所述第三压强大于所述第二压强，所述第四压强不小于所述第三压强，所述第五压强大于所述第四压强。
6.根据权利要求5所述的镀膜方法，其特征在于，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，
所述第一压强为0.4－0.6Torr，所述第一含氩清洗气体的通入流量为480－520sccm，所述第一时间为9－11s；
所述第二压强为0.4－0.6Torr，所述第二含氩清洗气体的通入流量为480－520sccm，所述第二时间为15－30s；
所述第三压强为1.4－1.6Torr，所述第三含氩清洗气体的通入流量为1800－2200sccm，所述第二时间为4－6s；
所述第四压强为1.4－1.6Torr，所述第四含氩清洗气体的通入流量为1800－2200sccm，所述第二时间为20－30s；
所述第五压强为3.3－3.7Torr，所述第五含氩清洗气体的通入流量为3300－3700sccm，所述第二时间为25－35s。
7.根据权利要求2－6中任意一项所述的镀膜方法，其特征在于，所述预热过程中采用氩等离子体对所述工艺腔室的内壁进行预清洗处理的步骤中，所述第一含氩清洗气体、第二含氩清洗气体、第三含氩清洗气体、第四含氩清洗气体、第五含氩清洗气体均为纯度不小于99.9％的工业氩气。
8.根据权利要求1－6中任意一项所述的镀膜方法，其特征在于，所述在所述工艺腔室内对待镀膜工件进行镀膜的步骤中，待镀膜工件在所述工艺腔室内镀的膜层为本征多晶硅膜、本征非晶硅膜、磷/硼掺杂的多晶硅膜、磷/硼掺杂的非晶硅膜、硅碳膜以及硅氧膜中的任意一种或几种。
9.根据权利要求1－6中任意一项所述的镀膜方法，其特征在于，所述向工艺腔室内输入待镀膜工件的步骤中，所述工艺腔室为至少经过一次镀膜工序的工艺腔室，每一所述镀膜工序包括对硅片/载板进行上料步骤、预热步骤、沉积步骤、下料步骤。
10.根据权利要求9所述的镀膜方法，其特征在于，在所述工艺腔室经过多次镀膜工艺后，在对硅片/载板预热步骤中，采用含氟等离子体对所述工艺腔室的内壁进行清洗。
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2021
- 2021-01-20 CN CN202110079571.9A patent/CN113481486A/zh active Pending
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