[发明专利]一种用于真空镀膜腔体内配件分离沉积膜层的方法

说明书

本发明涉及一种用于真空镀膜腔体内配件分离沉积膜层的方法，所述方法如下，将腔体温度升高到400℃‑450℃后，在将液氮冷却物通入，直到温度骤降到50℃后停止通入，降温过程限制在1min内，通过温控系统控制氮气通入与关闭。该技术方案用于实现真空镀膜腔体内配件分离沉积膜层,沉积膜层的快速分离，可以广泛运用于各种使用CVD或PVD的真空镀膜设备中。

技术领域

本发明涉及一种方法，具体涉及一种用于真空镀膜腔体内配件分离沉积膜层的方法，属于材料应用领域。

背景技术

随着目前现代化工业生产的快速发展，各种新型薄膜材料层出不穷，CVD和PVD技术运用日益广泛。PVD即物理气相沉积，是当前广泛应用的先进的表面处理技术；其工作原理就是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或其反应物沉积在基材上。CVD(Chemical VaporDeposition, 化学气相沉积)，则是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。CVD和PVD有一定的相似性，一般均需要在高真空腔体中进行，以保证沉积气氛的纯净，从而保证沉积薄膜的特性稳定。在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备，晶硅电池片的生产也不例外。在现有技术中，晶硅电池的生产主要流程通常为制绒-扩散-刻蚀-镀膜-丝网印刷烧结-检测。其中，镀膜通常是采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition,等离子增强化学气相沉积法)。这里单独介绍一种板式PECVD设备，具体介绍一下它的设备和成膜原理。设备结构图如图1所示。

硅片在系统中运动过程为：自动化上料-进入上料腔-预加热-进入工艺腔镀膜-冷却腔降温-下料腔开始下料，利用镀膜载板和等离子发生器等系列设备，在真空，高温环境中将参与反应的工艺气体NH3和SiH4分解为离子状态，然后在永磁体的作用下沉积到达硅片表面,镀膜具体运动过程为：经过刻蚀阶段后的硅片通过花篮装载运入PECVD设备的自动化上，自动化将硅片放入特定石墨框载板上，然后运动的传输滚轮将石墨框送入板式PECVD设备的上料腔，经过加热腔将硅片加热到450℃，同时真空泵将腔体压力抽到5e-2mbar，然后进入工艺腔进行沉积氮化硅膜，工艺结束后进入冷却腔进行降温，然后载有硅片的石墨框通过下料腔离开腔体，最后石墨框通过自动化回框系统回到上料取片放片位置进行下料。

此工艺所镀的氮化硅薄膜的生长主要包含以下三个基本过程：

（一）在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，使得反应气体NH3和SiH4发生分解，形成离子和活性基团的混合物；

（二）各种活性基团向薄膜生长表面和腔体扩散输运，同时发生各反应物之间的次级反应；

（三）到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并与表面发生反应，同时伴随有气相分子物的再放出。总的反应方程式为：3SIH4+4NH3=Si3N4+2H2。

工艺生产获得的氮化硅(Si3N4)膜是深蓝色减反膜，其具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。然而，在太阳能电池生产过程中，PECVD工序由于设备或工艺的异常，容易出现镀膜外观不合格电池片。最常见的就是掉渣片，掉渣片是由于设备上长期沉积的氮化硅颗粒掉到硅片表面，导致被颗粒遮挡部位不能正常镀上氮化硅膜的硅片。而且这种沉积在设备上的氮化硅还会堵塞工艺气体的管路，造成下次镀膜异常，这种问题在使用了Roth&Rua公司生产的板式PECVD设备用间接法镀膜的时候尤为突出，为了防止此类问题的发生，需要进行定期设备维护与管理，但是在维护过程中附着在腔体表面的氮化硅层是很难彻底清理干净的。