[發明專利]用于等離子體加工設備的電極板和清除工藝沉積物的方法

有效

• 申請號: 200910242684.5
• 申請日: 2009-12-14
• 公開（公告）號: CN102098863A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 白志民
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;H01L21/00;C23C16/513
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發明涉及等離子體加工技術領域，尤其涉及一種用于等離子體加工設備的電極板和清除工藝沉積物的方法。

背景技術

目前，在半導體器件的制造工藝中，等離子體加工技術得到了極為廣泛的應用。該技術是指在一定條件下激發工藝氣體生成等離子體，利用等離子體與襯底(例如硅基片)發生復雜的物理、化學反應而在襯底上完成各種加工，如等離子體刻蝕工藝、等離子體薄膜沉積工藝等，獲得需要的半導體結構。以晶硅太陽能電池為例，在其制備工藝流程中就采用了PECVD(等離子體輔助化學氣相沉積)工藝沉積電池表面SiNx減發射鈍化層。圖1示出了PECVD系統的結構簡圖，如圖1所示，工藝氣體通過進氣管道5進入反應腔室1；上電極3通過絕緣陶瓷4與反應腔室1的上蓋板2相連，并且與射頻源6連接，提供等離子體激發功率；上電極3表面一般設有通孔，往往呈現噴淋頭構造，使工藝氣體通過其上密布的小孔均勻地進入反應腔室而被激發成為等離子體；下電極7通過接地柱8接地，在放電過程中與上電極3以及等離子體構成射頻通路。基片通常放置在下電極7上，在等離子體環境下進行薄膜的沉積。

但是在工藝過程中，沉積過程并不只是發生在晶片表面，在腔室1的內部，只要是工藝氣體氣流流經的路徑上施加了一定阻力的物體表面都會有物質的沉積。這些沉積物是無法避免的，隨著工作時間的增加，不穩定的沉積物會掉落到晶片表面，影響成膜質量，形成缺陷中心，嚴重影響工藝結果，例如不穩定的SiNx沉積物會形成顆粒落在晶片上形成缺陷中心，引起晶硅電池的短路或者斷路，或者造成電池的不穩定工作狀態。其中，在腔室1內部，以上電極3上的沉積物影響最大，因為上電極3就位于晶片的上方，工藝過程中顆粒掉落將直接影響成膜質量。因此，一定時間內需要清除反應腔室1內部尤其是上電極3上的沉積物。

然而，傳統的上電極3為了避免放電等原因，均設計成平面結構。工藝沉積物在形成之初，附著在電極板平面上的，都是一個個互不相連的“小島”，那些附著不結實的物質在工藝工程中因為轟擊或者溫度或者氣流的原因就脫落下來，但還不夠成致命的威脅，因為尺寸不大，數量也很少。那些結實的附著物卻形成了沉積物面積變大的核心，直到無數個“小島”連成一片，在電極板表面形成了緊密結實的沉積物。因此，平面狀的電極板表面的大片沉積物很難清除，雖然可以在工藝一段時間后開蓋取出上電極3進行清洗(即濕法清洗)，但這種操作會嚴重降低設備的工作時間和產率。目前，工業界上普遍采用物理轟擊或干法清洗輔助濕法清洗的方式清除反應腔室及上電極上附著的沉積物。

物理轟擊是指真空室中充入適當分壓力的惰性氣體(典型的如Ar氣)，利用上下電極間的低壓下的輝光放電產生的離子轟擊來達到清洗的目的。該方法中.惰性氣體被離化并轟擊反應腔室內壁、反應腔室內的其它結構件包括電極板及被鍍基片等。如果在充入的氣體中加入氧氣，對某些碳氫化合物可以獲得更好的清洗效果。因為氧氣可以使某些碳氫化合物氧化生成易揮發性氣體而容易被真空系統排除。這種方法對清除殘氣，提高密閉容器的真空度有比較明顯的作用，對一些有機的附著物也起到一定的清洗去除的作用。但是對于那些不和氧氣反應的頑固的無機附著物，由于直流功率無法無限增加，離子轟擊的能量是有限的，單憑離子轟擊，對如SiNx這樣的沉積物很難起到清洗去除的作用。

為了能夠清除像SiNx這樣的比較頑固的無機類附著物，人們還應用了干法清洗技術。它是一種在線清洗的方法，主要是利用含F的氣體如NF₃在等離子體的條件下對Si的N、O等化合物進行反應刻蝕，生成SiF₄等容易揮發的氣體，從而實現去除顆粒，清洗上電極的目的。干法清洗的清洗效果較好，但具有較多的副作用。從本質上講干法清洗是一種化學方法，即是強腐蝕性的化學氣體參與的劇烈的化學反應，所以在工業實施上對腔室材料有特別的要求，比如在鋁材表面進行陽極氧化或者添加特殊涂層，不銹鋼材料表明進行化學鍍鎳等，而且大量含F氣體的使用必然要求工廠增加投資，這就提高了設備的制造成本和運行成本。另外，NF₃是一種不容易處理的廢氣，排放到空氣中可能造成溫室效應。

發明內容

本發明的實施例提供了一種用于等離子體加工設備的電極板，電極板板面不易形成頑固的工藝沉積物，而且附著于電極板板面的沉積物易于清除，避免使用干法清洗帶來的成本上升及可能造成溫室效應等副作用。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一種用于等離子體加工設備的電極板，由導電材料制成，電極板的一側板面為凸起和凹槽形成的曲面。