[發明專利]用于PECVD設備的原位清洗方法及對應的PECVD設備

在審

• 申請號: 202010749081.0
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111850510A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吳科俊;張津燕;馬哲國;陳金元
• 申請（專利權）人: 上海理想萬里暉薄膜設備有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/505
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供用于PECVD設備的原位清洗方法及相應的PECVD設備。所述方法包括：第一步驟，向PECVD設備的反應腔室通入含氟清洗氣體并將其壓強調節至第一壓強，開啟射頻發生器并持續第一預設時間；第二步驟，持續通入含氟清洗氣體并將反應腔室壓強調節至第二壓強，保持射頻發生器持續開啟第二預設時間；第三步驟，持續通入含氟清洗氣體并將其壓強調節至第三壓強，保持射頻發生器持續開啟第三預設時間；第四步驟，持續通入含氟清洗氣體并將其壓強調節至第四壓強，保持射頻發生器持續開啟第四預設時間；以及第五步驟，持續通入含氟清洗氣體并將其壓強調節至第五壓強，保持射頻發生器持續開啟第五預設時間；其中第一至第五壓強依次減小。本發明能有效提高清洗效率。

技術領域

本發明涉及PECVD設備領域，特別涉及用于PECVD設備的原位清洗方法及對應的PECVD設備。

背景技術

等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)設備通常用于在諸如半導體基板、液晶面板和太陽能電池(高效異質結太陽能電池)上沉積薄膜。PECVD設備在運行一段時間后，其反應腔室內壁及腔室內的載板上會沉積預定厚度的硅膜(包括本征/摻雜硅膜多晶硅/非晶硅等)層，此時通常會對PECVD設備進行無需拆卸的原位清洗，以去除上述沉積的硅膜層。

現有技術中PECVD設備進行原位清洗主要包括如下步驟：首先，在反應腔室內通入NF₃等含氟清洗氣體，開啟射頻發生器提供射頻功率，以電離含氟清洗氣體，電離出的F活性基與硅膜反應，生成被泵抽走排出的氟化硅氣體。原位清洗的清洗速率與等離子體中F活性基濃度密切相關，當清洗氣體流量和射頻功率匹配固定時，NF₃電離成F活性基的電離效率與清洗氣體的壓強具有直接的線性關系。

電離效率與清洗氣體的壓強具有直接的線性關系可參照G.Bruno在1994年6月發表在期刊“Journal of Vacuum ScienceTechnology A Vacuum Surfaces and Films”上、題為“對非晶硅沉積反應器進行NF₃等離子體清洗的研究(Study of the NF₃ plasmacleaning of reactors for amorphous silicon deposition)”的文章，該文章在圖9及其描述中指出，在0.6毫巴(mbar)左右時NF₃電離效率最高，隨著清洗氣體壓強的減少，NF₃電離效率也將隨之逐漸降低。

對于大面積PECVD反應腔室的原位清洗，由于“負載效應(loading effect)”的存在，其清洗速率不僅取決于等離子中的F活性基濃度，還受限于傳送到大面積腔室內壁或載板上硅膜表面的等離子狀態，研究發現等離子狀態對提高大面積PECVD反應腔室內壁及硅片載板的清洗效率的影響更加顯著。但上述現有技術在考慮原位清洗的清洗速率時，并未將等離子狀態考慮為清洗速率的影響因素。

因此，如何提供一種用于PECVD設備的原位清洗方法以提高大面積PECVD腔壁及載板的硅膜層原位清洗的效率，已成為業內亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術的上述問題，本發明提出了一種用于PECVD設備的原位清洗方法，所述PECVD設備包括反應腔室和射頻發生器，所述方法包括以下步驟：第一步驟，向所述反應腔室通入含氟清洗氣體，將所述反應腔室的壓強調節至第一壓強，開啟所述射頻發生器并持續第一預設時間；第二步驟，持續向所述反應腔室通入含氟清洗氣體，將所述反應腔室的壓強調節至第二壓強，保持所述射頻發生器持續開啟第二預設時間；第三步驟，持續向所述反應腔室通入含氟清洗氣體，將所述反應腔室的壓強調節至第三壓強，保持所述射頻發生器持續開啟第三預設時間；第四步驟，持續向所述反應腔室通入含氟清洗氣體，將所述反應腔室的壓強調節至第四壓強，保持所述射頻發生器持續開啟第四預設時間；以及第五步驟，持續向所述反應腔室通入含氟清洗氣體，將所述反應腔室的壓強調節至第五壓強，保持所述射頻發生器持續開啟第五預設時間；其中所述第一壓強、第二壓強、第三壓強、第四壓強和第五壓強從大到小依次減小。