[发明专利]使用分子氟的原位激活的沉积腔室清洁

说明书

技术领域

本发明涉及清洁沉积腔室的新方法及其设备。

背景技术

无定形薄膜和微晶薄膜用于制造光伏器件，并通常使用化学气相沉积技术来沉积，包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法。这些方法从气态物质出发，通过以下步骤在基材的表面上沉积固态薄膜：将前体反应气体注入反应器腔室，然后利用由射频（RF）电源形成的等离子体激活该气体。使用化学沉积法制造器件包括沉积硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物和其它材料的薄膜。这些沉积过程在腔室中留下沉积物，必须定期清洁该沉积物。

已知清洁反应器腔室的方法包括含氟清洁气体的原位激活，所述含氟清洁气体包括例如NF₃、SF₆、C₂F₆或其它氟碳分子。将清洁气体引入腔室中，激发等离子体以形成氟离子和自由基，氟离子和自由基与位于腔室的侧壁和部件上的硅沉积物发生反应。然而，解离这些含氟分子所需的能量很高，因此腔室中需要能源，例如RF电源。这增加了等离子体引发的对腔室和设备造成损坏而导致部件寿命缩短的风险。另外，所述含氟气体极有可能导致全球变暖，当该气体不完全解离时，将对环境造成不利影响。

另一种腔室清洁方法使用远程等离子体源以激活含氟清洁气体。在该方法中，清洁气体首先通过位于腔室外部的等离子体源，在该等离子体源中清洁气体发生解离，自由基进入腔室以进行清洁。远程等离子体激活比原位激活可实现更高的气体解离，因此可改进清洁效率。然而，使用远程等离子体源需要额外的设备，这会增加相当大的操作成本。另外，气流通常受到远程等离子体源参数的限制，从而增加了清洁时间和成本。另外，远程等离子体激活通常需要使用氩气以启动等离子体，因为氩气不解离，并且其容易被激发。这种氩气的使用减少了清洁气体的气流，因此增加了清洁时间成本。如上所述，所述含氟清洁气体极有可能导致全球变暖，当该气体不完全解离时，将对环境造成不利影响。

其它腔室清洁方法包括高温清洁或高压清洁。这些方法需要的温度或压力远高于清洁过程中所用的温度。因此，在清洁之前必须调节腔室的温度或压力，这导致了清洁循环时间的增加和操作成本的增长。另外，增压清洁可能需要额外的泵系统，从而增加了设备和操作成本。另外，高压清洁可导致腔室中的对流现象，这增加了部件变形的风险。

本领域仍然需要改进清洁反应腔室的设备和方法。

发明内容

本发明提供用于清洁反应腔室的改进的方法和设备，其克服了现有技术方法和设备的缺点。具体而言，本发明使用分子氟清洁所述腔室。

附图简要说明

图1是显示在没有压力调节的情况下使用分子氟的原位激活清洁过程中的压力曲线的图。

图2是显示对于反应腔室的原位激活清洁，射频功率的影响的图。

图3是显示氟流速对反应腔室的清洁时间的影响的图。

图4是显示本发明的清洁效率的图。

图5是显示本发明的清洁效率的质谱结果。

图6是比较远程等离子体激活和原位激活的腔室中的压力稳定化的图。

发明详述

本发明使用分子氟进行反应腔室清洁。所述反应腔室用于沉积各种薄层，包括硅（无定形和微晶）。对于大部分沉积，为了解离前体材料，并在基材的表面上沉积需要的分子，需要进行等离子体激活（原位或远程）。在沉积过程中，材料也累积在反应腔室的壁和内部设备表面上。这些沉积物必须通过使用清洁气体进行清洁而定期除去。

根据本发明，已显示由分子氟的解离而形成的氟自由基作为清洁气体非常有效。分子氟所需的解离能较低，因此可使用反应腔室内已存在的射频电源（即用于解离沉积前体的射频电源）进行实施。不需要远程等离子体激活，因此除了反应腔室内已有的设备外，不需要额外的设备。另外，本发明可在较低的压力和射频能量下实施。另外，当使用分子氟时，不需要为了等离子体激发的目的而添加氧气或氩气。