本发明涉及仪器设备维护技术领域， 尤其涉及去除工艺过程中产生的薄 膜污染物的方法及 PECVD系统。 背景技术

CVD ( Chemical Vapor Deposition, 化学气相沉积）是通过气体混合的化 学反应在基片表面淀积一层固体膜的工艺。 PECVD ( Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition, 等离子体增强化学气相沉积）是利用了等离子 体 的活性在较低的温度下进行的化学反应， 反应气体在辉光放电等离子体中能 受激分解， 离解和离化， 从而大大提高了参与反应物的活性， 这些具有高反 应活性的物质很容易被吸附到较低温度的基片 表面上， 发生非平衡的化学反 应沉积而生成薄膜。 PEVCD 由于其基片温度低、 沉积速率快、 针孔少、 不 易龟裂等优点而被广泛应用。

如图 1所示为典型的平板式 PECVD系统结构示意图。 利用该 PECVD 系统进行镀膜的过程为： 首先在装载台 1中将基片放到载板 2上， 通过传动 装置将载板 2传入装载加热腔 3中； 之后通过腔室顶部和底部的加热灯管 4、 5对载板 2加热到 450 ~ 500 °C , 然后将载板 2传输到工艺腔 6, 在腔室底部 的加热器 7对载板 2进行持续加热的过程中， 通过气体分配板 8向腔室内通 入一定量的工艺气体， 在一定的压力条件下施加射频功率， 在气体分配板 8 和基片之间会产生等离子体， 最终通过化学反应在基片表面形成固体膜； 工 艺结束后， 将载板 2传送到卸载冷却腔 9中进行冷却， 待载板 2和基片冷却 到一定的温度时， 将载板 2传送到卸载台 10上， 最后将镀好膜的基片取走。 然而， 经过一段时间的使用后， 在工艺腔 6的内壁及其内部部件如气体分配 板 8上会沉积有一层薄膜污染物， 为了满足工艺结果要求， 需定期进行清洗 去除这层薄膜污染物。

以去除工艺腔内气体分配板上的薄膜污染物为 例， 现有技术中常釆用湿 法清洗， 以晶硅太阳能电池生产线中氮化硅 (Si ₃ N ₄ )膜的沉积为例， 为了清除 或减少气体分配板表面所沉积的氮化硅薄膜， 可以将气体分配板放在一些特 定的化学溶液内， 如稀释后的氢氟酸（HF )溶液等， 利用化学溶液对硅化合 物 （如氮化硅） 的腐蚀作用， 将气体分配板表面所沉积的氮化硅薄膜污染物 去除。 然而， 如果釆用该方法去除工艺腔内壁及其内部部件 上附着的薄膜污 染物， 化学溶液会对附着薄膜污染物的部件产生一定 的腐蚀作用， 这样， 如 果清洗时间控制不当的话， 会对母材造成一定的损害。 发明内容

本发明提供一种去除工艺过程中产生的薄膜污 染物的方法及 PEC VD系 统， 能够减少在去除薄膜污染物的过程中对附着薄 膜污染物的部件造成的损 害。

为了解决上述技术问题， 本发明实施例的技术方案如下：

一种去除工艺过程中产生的薄膜污染物的方法 ， 应用于等离子体增强化 学气相沉积系统中， 包括：

对附着薄膜污染物的部件进行冷却， 以使附着在所述部件上的薄膜污染 物与所述部件脱离， 其中， 所述部件和所述薄膜污染物的冷缩系数不等。

进一步， 使用惰性气体对所述部件进行冷却。

进一步， 所述惰性气体经过预处理。

进一步， 所述使用惰性气体对所述部件进行冷却， 包括：

通过与所述等离子体增强化学气相沉积系统中 的工艺腔连通的工艺气 体进气气路向所述工艺腔内通入惰性气体， 对所述工艺腔进行冷却。

进一步， 还包括： 将所述工艺腔内的惰性气体导入循环气路， 所述循环气路的两端分别与 所述工艺腔连通；

在所述循环气路中对所述惰性气体进行预处理 后， 将预处理后的惰性气 体循环导入所述工艺腔， 所述预处理包括冷却。

进一步， 所述预处理为通过热交换器进行冷却处理。

进一步， 所述惰性气体为氮气或氩气。

一种等离子体增强化学气相沉积系统， 所述系统包括冷却装置， 所述冷却装置， 用于对所述系统中附着薄膜污染物的部件进行 冷却， 以 使附着在所述部件上的薄膜污染物与所述部件 脱离， 其中， 所述部件和所述 薄膜污染物的冷缩系数不等。

进一步， 所述冷却装置使用惰性气体对所述部件进行冷 却。

进一步， 所述惰性气体为经过预处理后的惰性气体。

进一步， 所述冷却装置包括热交换器， 通过所述热交换器对所述惰性气 体进行预处理， 所述预处理包括冷却。

进一步， 所述冷却装置包括一循环气路， 其两端分别与所述系统中的工 艺腔连接， 所述循环气路包括依次串接的第一连接气阀、 气体控制处理模块 和第二连接气阀， 其中，

所述第一连接气阀， 其另一端与所述工艺腔的上电极连接， 用于控制所 述循环气路与所述工艺腔的连通状态；

所述第二连接气阀， 其另一端与所述工艺腔的下电极连接， 用于控制所 述循环气路与所述工艺腔的连通状态；

所述气体控制处理模块包括热交换器和风机； 预处理包括对所述惰性气体进行冷却；

所述风机， 用于通过所述第二连接气阀将所述工艺腔内的 惰性气体吸入 所述循环气路， 并将经过所述热交换器预处理后的惰性气体通 过所述第一连 接气阀导入所述工艺腔， 以对所述工艺腔内的部件进行冷却， 使附着在所述 部件上的薄膜污染物脱离， 其中， 所述部件和所述薄膜污染物的冷缩系数不 等。

进一步， 所述风机为罗茨风机。

进一步， 所述部件为气体分配板。

在本发明提供的去除工艺过程中产生的薄膜污 染物的方法及 PEC VD系 统中 ,根据附着薄膜污染物的部件和附着的薄膜污� �物之间冷缩系数的不同， 通过对部件进行冷却， 使薄膜的冷缩状态与部件的冷缩状态不同， 从而使薄 膜污染物脱离部件， 以实现对部件的清洗。 该方法通过物理手段去除附着的 薄膜污染物， 无需用化学剂进行腐蚀， 因而可以实现对附着薄膜污染物的部 件几乎零损伤地清洗的目的， 而且清洗时无需对部件进行拆卸， 清洗过程方 便快捷， 减少了维护的时间， 进而提高了产量及生产效率。 附图说明

图 1是现有技术中平板式 PECVD系统的结构示意图；

图 2是本发明实施例提供的去除工艺过程中产生� �薄膜污染物的方法流 程图；

图 3是本发明实施例一的方法流程图；

图 4是本发明实施例二的方法流程图；

图 5是本发明实施例三的方法流程图；

图 6是本发明实施例提供的一种 PECVD系统的结构示意图；

图 7是本发明实施例提供的一种 PECVD系统的局部结构示意图； 图 8是本发明实施例提供的一种 PECVD系统的工艺腔的结构示意图； 图 9是本发明实施例提供的另一种 PECVD系统的局部结构示意图。 具体实施方式 为了使本领域技术人员能进一步了解本发明的 特征及技术内容， 请参阅 以下有关本发明的详细说明与附图， 附图仅提供参考与说明， 并非用来限制 本发明。

现有技术中釆用一些特定化学溶液去除工艺腔 内壁及其内部器件（如气 体分配板）上附着的薄膜污染物， 在该方法的去除过程中， 化学溶液会对工 艺腔有一定的腐蚀作用， 如果清洗时间控制不当的话， 会对母材造成一定的 损害， 而且， 还需要先将气体分配板等器件从工艺腔内拆卸 下来再分别进行 清洗， 效率低且清洗时间长， 在一定程度上降低了产量， 增加了生产成本。 基于现有技术中的上述缺点， 本发明实施例提供了一种去除工艺过程中产生 的薄膜污染物的方法及 PECVD系统， 能够大大减小去除薄膜污染物的过程 中对部件的损伤， 且能提高去除薄膜污染物的效率。 发明人经过反复研究发 现， PECVD中使用的器件材料与 PECVD工艺过程中沉积的薄膜的材料冷缩 系数不同， 例如工艺腔内的气体分配板一般由不锈钢 (如 SUS304)制成， 而 PECVD 工艺过程中沉积在气体分配板上的薄膜材料如 氮化硅薄膜的冷缩系 数通常与 SUS304 的冷缩系数存在一定的差异， SUS304 的冷缩系数为： 19.0x lO-6/ °C左右 （温度为 20~800 °C ) , 氮化硅薄膜的冷缩系数约为： 2.75x lO-6/°C (温度为 20〜： 1000°C ); 此外， 工艺过程中沉积在工艺腔内壁及 工艺腔内部器件上的薄膜污染物厚度较小， 发明人经过反复实验发现， 利用 附着薄膜污染物的部件和薄膜污染物之间冷缩 系数的差异， 对部件进行快速 冷却处理， 可以使薄膜发生破裂和脱落等现象， 从而导致薄膜污染物自动剥 离部件， 这样， 釆用该物理方法实现了高效、 简单、 几乎零损伤地去除薄膜 污染物的目的。 本发明实施例中所指的部件可以是 PECVD系统中任意附着 有薄膜污染物的器件， 例如工艺腔内部或工艺腔内的器件， 为表述方便， 在 此将工艺腔内壁及工艺腔的内部器件（如气体 分配板）等统称为工艺腔。

下面以去除工艺腔内的薄膜污染物为例结合附 图和具体实施例， 对本发 明的技术方案进行描述。 当然， 对于其它部件上附着的薄膜污染物， 去除方 法类似。

参照图 2, 为本发明提供的一种去除工艺过程中产生的薄 膜污染物的方 法的流程图。

该方法可以包括以下步骤：

步骤 101 , 向工艺腔通入惰性气体， 对位于所述工艺腔进行冷却， 以使 附着在所述工艺腔内的薄膜污染物脱落， 其中， 所述工艺腔和所述薄膜污染 物的冷缩系数不等。

本步骤中通入的惰性气体可以是常温下的气体 ， 也可以是预处理后的惰 性气体， 使处理后气体温度与当前工艺腔的温度存在差 异， 例如经过冷却后 的气体， 通过将处理后的气体通入工艺腔内， 可以通过热传导等方式使工艺 腔的温度发生变化， 也即对工艺腔进行了快速冷却处理， 进而由于工艺腔和 薄膜污染物之间冷缩系数的不同， 导致薄膜的冷缩状态与工艺腔的冷缩状态 不同， 从而使薄膜污染物脱离工艺腔， 例如脱离工艺腔内壁或气体分配板表 面等，在该过程中对工艺腔的快速冷却可以更 好的使薄膜污染物脱离工艺腔。 其中， 釆用惰性气体是由于惰性气体较稳定， 不易参与化学反应， 可以在去 除薄膜污染物过程中防止形成新的污染物，该 惰性气体可以为氩气、氮气等。 对于 PECVD, 根据工艺腔的内部工作气压设计， 可以设定通入的惰性气体 在工艺腔内的气压， 例如不超过一个大气压。 在本步骤完成去除工艺腔内附 着的薄膜污染物后， 还可以进一步包含以下步骤。

步骤 102, 去除脱落的薄膜。

该去除薄膜的过程可以通过真空泵或吸尘器等 仪器将工艺腔内的气体、 脱离及脱落的薄膜抽出， 从而完成对工艺腔的清洗。 也可以在本步骤执行之 前， 抽出工艺腔内的气体， 然后多次重复步骤 101 , 以提高清洗效果。

本实施例根据工艺腔和附着的薄膜污染物之间 冷缩系数的不同， 通过利 用惰性气体对工艺腔进行快速冷却， 使薄膜的冷缩状态与工艺腔的冷缩状态 不同， 从而使薄膜污染物脱离工艺腔， 实现了对薄膜污染物的去除和对工艺 腔的清洗。 该方法通过物理手段去除附着的薄膜， 无需用化学剂进行腐蚀来 去除， 从而实现了对工艺腔几乎零损伤地清洗的目的 ， 而且清洗时无需对工 艺腔的内部器件进行拆卸， 清洗过程方便快捷， 减少了维护时间， 提高了产 量及生产效率。

参照图 3 , 为本发明实施例一的方法流程图。 以下结合图 7示出的一种

PECVD系统局部结构示意图对本实施例方法进� ��详细说明。

步骤 201 ,通过与工艺腔 51连通的工艺气体进气气路 52向工艺腔 51内 通入冷却的氮气。

在本步骤之前， 还可以将工艺腔 51 与其它腔室或气路之间的各阀门关 闭，对工艺腔 51抽真空， 然后再经由工艺气体进气气路 52向工艺腔 51内通 入惰性气体， 在本实施例中， 釆用的惰性气体为氮气， 冲入气体量可以为 950mbar,工艺腔 51内的气压不超过一个大气压，该氮气为预处� ��后的氮气， 其温度低于工艺腔 51 内的温度， 以便快速冷却工艺腔 51 , 使附着的薄膜污 染物脱离， 例如附着在工艺腔 51的内壁或气体分配板 53上的薄膜污染物。

若附着的薄膜污染物较少较薄， 经过本步骤后， 薄膜污染物脱离情况已 达到清洗标准， 则可以直接进入步骤 204, 若薄膜污染物脱离情况不达标， 则可以先转入步骤 202。

步骤 202, 将氮气导入循环气路 54, 并在循环气路 54中对氮气进行冷 却。

其中， 循环气路 54的两端分别与工艺腔 51连通。 经过一定时间后， 工 艺腔内氮气的温度会升高， 已无法起到冷却的作用， 在本步骤中， 将工艺腔 51 内的氮气导入或吸入循环气路 54中， 然后可以通过热交换器等设备进行 冷却， 使其温度远远小于工艺腔 51内的温度。

步骤 203 , 将冷却后的氮气作为所述预处理后的氮气， 循环导入工艺腔 51内， 对工艺腔 51进行冷却， 以使附着在工艺腔 51内的薄膜污染物脱离。

本步骤中， 将冷却后的氮气重新通入工艺腔 51后， 可以持续对工艺腔 51进行快速冷却， 以提高清洗效果， 如果该步骤结束后薄膜污染物完全脱离 或已达到清洗标准则转入步骤 204, 如果还未达标， 则还可以重复步骤 202, 直到薄膜污染物完全脱离或达到清洗标准， 然后再转入步骤 204。

在循环气路 54 中可能需要对气体进行一定的压缩等处理， 在将冷却后 的氮气重新导入工艺腔 51时， 可能工艺腔内的气压存在一定的波动， 此时， 为了保证工艺腔内的气压稳定性，可以在将氮 气重新导入工艺腔 51的前后或 同时， 通过工艺气体进气气路 52向工艺腔 51内补充惰性气体， 在本实施例 中也即补充氮气， 补入气体的温度通常可以是常温。

步骤 204, 去除脱离的薄膜污染物。

本实施例通过循环气路循环向工艺腔内充入冷 却的氮气， 从而可以实现 对工艺腔的持续冷却， 使得附着在工艺腔内的薄膜污染物进一步脱离 ， 从而 改善对工艺腔的清洗效果。

参照图 4,为本发明实施例二的方法流程图。以下结合� �� 8示出的 PECVD 系统中的工艺腔结构对本实施例方法进行详细 说明。 其中， 图 8示出的工艺 腔可以与现有技术中的工艺腔结构相同。

该方法可以包括：

步骤 301 ,通过与工艺腔 61连通的工艺气体进气气路 62向工艺腔 61内 通入冷却的氮气。

在本步骤之前， 可以先将工艺腔 61 与其它腔室之间的各阀门关闭， 同 时将工艺气体进气气路 62上的阀门 621关闭，真空泵 63上的阀门 631打开， 对工艺腔 61抽真空， 然后再将阀门 631关闭， 将阀门 621打开， 经由工艺气 体进气气路 62向工艺腔 61内通入惰性气体， 在本实施例中， 釆用的惰性气 体为氮气，工艺腔 61内的气压不超过一个大气压，该氮气为预处� ��后的氮气， 其温度低于工艺腔 61 内的温度， 以便快速冷却工艺腔 61 , 使附着的薄膜污 染物（例如附着在工艺腔 61的内壁或气体分配板 64上的薄膜污染物）脱离。

若附着的薄膜污染物较少较薄， 经过本步骤后， 薄膜脱离情况已达到清 洗标准， 则可以直接进入步骤 303 , 若薄膜脱离情况不达标， 则可以先转入 步骤 302。

步骤 302, 达到预定时间后， 抽取工艺腔 61内的氮气。

该步骤可以通过真空泵 63实现， 可以将工艺腔 61抽为真空， 抽取的氮 气可直接排空或作他用。 其中， 预定的时间可以根据附着的薄膜情况及通入 的气体温度等因素确定， 如 5分钟。

如果该步骤结束后， 附着的薄膜污染物已全部脱离或脱离情况已达 到清 洗标准， 则转入步骤 303 , 否则， 重复执行步骤 301 , 直到附着的薄膜污染物 已全部脱离或脱离情况已达到清洗标准后再转 入步骤 303。

步骤 303 , 去除脱离的薄膜污染物。

本实施例与前述实施例一的最大区别在于， 实施例一是对氮气循环利用 实现对工艺腔的持续冷却， 而本实施例中通过多次非循环的 "充气一等待一 抽气" 的过程， 实现对工艺腔的持续冷却， 使得附着在工艺腔内的薄膜污染 物进一步脱离， 改善了对工艺腔的清洗效果。

参照图 5 ,为本发明实施例三的方法流程图，以下结合� � 9示出的 PECVD 系统的局部结构示意图对本实施例方法进行详 细说明。

该方法可以包括：

步骤 401 , 对惰性气体进行预处理， 该预处理包括冷却。

本步骤中可以通过与工艺腔 71连接的热交换器 72对通入工艺腔 71 内 的惰性气体进行预处理， 也即进行冷却处理， 以使气体的温度低于工艺腔内 的温度。当然该预处理过程也可以釆用其它设 备代替热交换器进行冷却处理。 本实施例中釆用的惰性气体可以是氮气等。

步骤 402,将预处理后的惰性气体通入工艺腔 71对附着薄膜污染物的部 件进行冷却， 以使附着在部件上的薄膜污染物与部件脱离。

本步骤中， 将冷却的惰性气体通入工艺腔 71后， 由于工艺腔内部件和 薄膜污染物的冷缩系数不等，部件的冷缩状态 和薄膜污染物的冷却状态不同， 从而可以使薄膜污染物脱离部件， 从而实现去除薄膜污染物的目的。

如果本步骤完成后已经将薄膜污染物完全清除 ， 或清除已达到清洗标 准， 则可以直接进入步骤 404清除脱离的薄膜污染物即可， 否则， 可以先转 入步骤 403。

步骤 403 , 抽取工艺腔内的惰性气体。

该步骤可以通过真空泵等设备实现， 在抽取出惰性气体后， 重复步骤 401-402, 直到将部件上附着的薄膜污染物完全清除， 或清除达到清洗标准， 然后再进入步骤 404。

步骤 404, 去除脱离的薄膜污染物。

本实施例通过对通入工艺腔内的惰性气体进行 冷却处理， 使得惰性气体 的温度低于工艺腔内的温度， 实现了对工艺腔内部件快速冷却的目的， 使得 附着在部件上的薄膜污染物脱离， 改善了对工艺腔的清洗效果。

下面对实现上述方法的 PECVD系统进行介绍。

本发明实施例中的 PECVD系统除了包含现有技术中的装置 （例如装载 台、 载板、 加热腔、 工艺腔、 卸载冷却腔和卸载台等）外， 还可以包括冷却 装置。

该冷却装置， 用于对系统中附着薄膜污染物的部件进行冷却 ， 以使附着 在所述部件上的薄膜污染物与所述部件脱离， 其中， 所述部件和所述薄膜污 染物的冷缩系数不等。 该冷却装置可以使用惰性气体对所述部件进行 冷却， 该惰性气体可以为经过预处理后的惰性气体， 冷却装置例如可以包括热交换 器， 通过热交换器对惰性气体进行预处理， 如对惰性气体进行冷却。

参照图 6, 为本发明实施例一种 PECVD系统的结构示意图。 图 7为该 系统中工艺腔及循环气路的局部示意图。

该 PECVD系统中， 冷却装置可以包括一循环气路 54, 其两端分别与工 艺腔 51连接， 循环气路 54可以包括依次串接的第一连接气阀 541、 气体控 制处理模块 542和第二连接气阀 543。 其中， 第一连接气阀 541 , 其另一端与工艺腔 51的上盖连接， 用于控制 循环气路 54与工艺腔 51的连通状态。第一连接气阀 541与工艺腔 51的上盖 之间可以通过真空橡胶管或波紋管进行连接， 如选用真空橡胶管， 可以根据 橡胶管的耐热性控制经热交换器冷却后的气体 温度，例如使气体温度小于 60 °C。

第二连接气阀 543 , 其另一端与工艺腔 51的下端连接， 用于控制循环气 路 54与工艺腔 51的连通状态。

气体控制处理模块 542包括热交换器 542A和罗茨风机 542B, 两者间的 连接顺序可以调整。 理包括对惰性气体进行冷却。

罗茨风机 542B, 用于通过第二连接气阀 543将工艺腔 51内的惰性气体 吸入循环气路 54, 并将经过热交换器 542A预处理后的惰性气体通过第一连 接气阀 541导入工艺腔 51 , 以对位于工艺腔 51进行冷却， 使附着在工艺腔 51内的薄膜污染物脱离， 其中， 工艺腔 51和薄膜污染物的冷缩系数不等。

在使用该循环气路时， 首先， 惰性气体通过与工艺腔 51 连通的工艺气 体进气气路 52充入工艺腔 51 , 通入的气体温度不同于工艺腔 51的温度， 以 使工艺腔 51遇冷收缩， 根据工艺腔 51和薄膜污染物的冷缩系数不等， 薄膜 污染物开始脱离工艺腔 51 , 例如脱离工艺腔 51的内壁或脱离气体分配板 53 的表面， 热传递后工艺腔 51内惰性气体的温度与工艺腔 51较为接近， 热传 递的效率较低， 此时， 将循环气路 54的第二连接气阀 543打开， 通过罗茨风 机 542B将工艺腔 51内的惰性气体吸入循环气路 54,并控制气体由第二连接 气阀 543经过热交换器 542A流向第二连接气阀 541 , 期间， 热交换器 542A 对气体进行冷却， 使其温度发生变化， 然后通过第一连接气阀 541进入工艺 腔 51内， 继续对工艺腔 51进行冷却， 经过多次循环， 最终可以使得附着在 气体分配板 53上的薄膜污染物完全或大部分脱离， 达到清洗目的。 当然， 该 冷却装置中釆用的风机不仅限于罗茨风机， 也可以为其它类型的风机， 只要 能实现上述气体的流动循环即可。

本实施例中的 PECVD系统通过循环气路循环向工艺腔内充入冷� ��的氮 气， 从而可以实现对工艺腔的持续快速冷却， 使得附着在工艺腔内的薄膜污 染物进一步脱离， 改善了对工艺腔的清洗效果。

参照图 9为本发明实施例另一种 PECVD系统的局部结构示意图。

该 PECVD系统中， 工艺腔 71与冷却装置连接， 冷却装置通过惰性气体 对该工艺腔 71进行冷却， 冷却装置可以包括热交换器 72, 该热交换器 72用 于在惰性气体通入工艺腔 71 之前对惰性气体进行预处理， 也即进行冷却处 理， 以使气体的温度低于工艺腔内的温度。 其中， 惰性气体可以是氮气等。

该冷却装置在经冷却后的惰性气体通入工艺腔 71后， 由于工艺腔内部 件和薄膜污染物的冷缩系数不等， 部件的冷缩状态和薄膜污染物的冷却状态 不同， 借助于此可以使薄膜污染物脱离部件， 从而实现去除薄膜污染物的目 的。 该冷却装置还可以包括真空泵等， 以便于抽取出工艺腔内的惰性气体， 实现对惰性气体冷却一充气一抽气的循环， 从而提高对工艺腔内部件上附着 的薄膜污染物的清除效果。 当然， 该抽气过程也可以釆用现有 PECVD系统 中包含的真空泵等。

本实施例中的 PECVD系统通过冷却装置中的热交换器实现了对� ��入工 艺腔内的惰性气体进行冷却处理,使得惰性气� �的温度低于工艺腔内的温度， 实现了对工艺腔内部件快速冷却的目的， 使得附着在部件上的薄膜污染物脱 离， 改善了对工艺腔的清洗效果。

以上所述的本发明实施方式， 并不构成对本发明保护范围的限定。 任何 在本发明的精神和原则之内所作的修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本 发明的权利要求保护范围之内。