[发明专利]用于等离子体加工设备的电极板和清除工艺沉积物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体加工技术领域，尤其涉及一种用于等离子体加工设备的电极板和清除工艺沉积物的方法。

背景技术

目前，在半导体器件的制造工艺中，等离子体加工技术得到了极为广泛的应用。该技术是指在一定条件下激发工艺气体生成等离子体，利用等离子体与衬底(例如硅基片)发生复杂的物理、化学反应而在衬底上完成各种加工，如等离子体刻蚀工艺、等离子体薄膜沉积工艺等，获得需要的半导体结构。以晶硅太阳能电池为例，在其制备工艺流程中就采用了PECVD(等离子体辅助化学气相沉积)工艺沉积电池表面SiNx减发射钝化层。图1示出了PECVD系统的结构简图，如图1所示，工艺气体通过进气管道5进入反应腔室1；上电极3通过绝缘陶瓷4与反应腔室1的上盖板2相连，并且与射频源6连接，提供等离子体激发功率；上电极3表面一般设有通孔，往往呈现喷淋头构造，使工艺气体通过其上密布的小孔均匀地进入反应腔室而被激发成为等离子体；下电极7通过接地柱8接地，在放电过程中与上电极3以及等离子体构成射频通路。基片通常放置在下电极7上，在等离子体环境下进行薄膜的沉积。

但是在工艺过程中，沉积过程并不只是发生在晶片表面，在腔室1的内部，只要是工艺气体气流流经的路径上施加了一定阻力的物体表面都会有物质的沉积。这些沉积物是无法避免的，随着工作时间的增加，不稳定的沉积物会掉落到晶片表面，影响成膜质量，形成缺陷中心，严重影响工艺结果，例如不稳定的SiNx沉积物会形成颗粒落在晶片上形成缺陷中心，引起晶硅电池的短路或者断路，或者造成电池的不稳定工作状态。其中，在腔室1内部，以上电极3上的沉积物影响最大，因为上电极3就位于晶片的上方，工艺过程中颗粒掉落将直接影响成膜质量。因此，一定时间内需要清除反应腔室1内部尤其是上电极3上的沉积物。

然而，传统的上电极3为了避免放电等原因，均设计成平面结构。工艺沉积物在形成之初，附着在电极板平面上的，都是一个个互不相连的“小岛”，那些附着不结实的物质在工艺工程中因为轰击或者温度或者气流的原因就脱落下来，但还不够成致命的威胁，因为尺寸不大，数量也很少。那些结实的附着物却形成了沉积物面积变大的核心，直到无数个“小岛”连成一片，在电极板表面形成了紧密结实的沉积物。因此，平面状的电极板表面的大片沉积物很难清除，虽然可以在工艺一段时间后开盖取出上电极3进行清洗(即湿法清洗)，但这种操作会严重降低设备的工作时间和产率。目前，工业界上普遍采用物理轰击或干法清洗辅助湿法清洗的方式清除反应腔室及上电极上附着的沉积物。

物理轰击是指真空室中充入适当分压力的惰性气体(典型的如Ar气)，利用上下电极间的低压下的辉光放电产生的离子轰击来达到清洗的目的。该方法中.惰性气体被离化并轰击反应腔室内壁、反应腔室内的其它结构件包括电极板及被镀基片等。如果在充入的气体中加入氧气，对某些碳氢化合物可以获得更好的清洗效果。因为氧气可以使某些碳氢化合物氧化生成易挥发性气体而容易被真空系统排除。这种方法对清除残气，提高密闭容器的真空度有比较明显的作用，对一些有机的附着物也起到一定的清洗去除的作用。但是对于那些不和氧气反应的顽固的无机附着物，由于直流功率无法无限增加，离子轰击的能量是有限的，单凭离子轰击，对如SiNx这样的沉积物很难起到清洗去除的作用。

为了能够清除像SiNx这样的比较顽固的无机类附着物，人们还应用了干法清洗技术。它是一种在线清洗的方法，主要是利用含F的气体如NF₃在等离子体的条件下对Si的N、O等化合物进行反应刻蚀，生成SiF₄等容易挥发的气体，从而实现去除颗粒，清洗上电极的目的。干法清洗的清洗效果较好，但具有较多的副作用。从本质上讲干法清洗是一种化学方法，即是强腐蚀性的化学气体参与的剧烈的化学反应，所以在工业实施上对腔室材料有特别的要求，比如在铝材表面进行阳极氧化或者添加特殊涂层，不锈钢材料表明进行化学镀镍等，而且大量含F气体的使用必然要求工厂增加投资，这就提高了设备的制造成本和运行成本。另外，NF₃是一种不容易处理的废气，排放到空气中可能造成温室效应。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于等离子体加工设备的电极板，电极板板面不易形成顽固的工艺沉积物，而且附着于电极板板面的沉积物易于清除，避免使用干法清洗带来的成本上升及可能造成温室效应等副作用。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种用于等离子体加工设备的电极板，由导电材料制成，电极板的一侧板面为凸起和凹槽形成的曲面。