CN102418083A - 一种lpcvd工艺中的防污染系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LPCVD工艺中的防污染系统，具体地讲是涉及一种LPCVD工艺中金属波纹管的防污染系统，还涉及一种运用上述系统的LPCVD工艺中的防污染方法。该系统包括设于滚轮传动轴上用于实现滚轮轴向伸缩运动功能的金属波纹管和位于反应腔室侧壁上使滚轮传动轴得以穿过的通孔，通孔上靠近反应腔室内部一侧设有防止反应气体流入金属波纹管的防护装置，通孔侧壁上开有孔道，使外部惰性气体管路与金属波纹管内部相连通。该系统结构简单、能够对金属波纹管在工艺反应期间进行完全的保护，可以实现金属波纹管在完全清洁的环境下工作，从而达到设计使用寿命，进而降低生产成本。

Description

一种LPCVD工艺中的防污染系统及方法

技术领域

本发明涉及一种LPCVD工艺中的防污染系统，具体地讲是涉及一种LPCVD工艺中金属波纹管的防污染系统。

本发明还涉及一种运用上述系统的LPCVD工艺中的防污染方法。

背景技术

光伏应用的未来市场发展，特别是用于与电网相连的光伏电厂的应用，关键取决于降低太阳能电池生产成本的潜力。薄膜太阳能电池生产过程能耗低，具备大幅度降低原材料和制造成本的潜力；同时，薄膜太阳能电池在弱光条件下仍可发电。因此，目前市场对薄膜太阳能电池的需求正逐渐增长，而制造薄膜太阳能电池的技术更成为近年来的研究热点。

ZnO是一种N型直接带隙半导体材料，室温下禁带宽度Eg为3.37eV。由于其原材料丰富且无毒，具有高电导和高透过率，并且在H等离子体环境中性能稳定，因此，在太阳能电池领域，ZnO作为透明导电氧化物薄膜可进一步提高Si薄膜太阳能电池的效率和稳定性，加快产业化进程。作为陷光结构的绒面ZnO薄膜前电极和背反射电极显得尤为重要。

ZnO的生长方法有很多，包括脉冲激光沉积、低压金属有机物化学气相沉积、射频/中频/直流溅射、电子束和热反应蒸发、等离子体化学气相沉积、喷雾热分解和溶胶-凝胶法等，其中低压金属有机物化学气相沉积是目前普遍被采用和工业化的方法。

在低压金属有机物化学气相沉积中，玻璃基板靠传动装置输送到金属气体反应腔内，由于该气体在温度200℃时反应最强烈，所以在反应过程中，玻璃基板是被放置在加热板上进行沉积的。由滚轮输送到玻璃基板被放置在加热板上这一过程如下：当玻璃被滚轮输送到预定位置后，由位于加热板下方的顶针系统升起托住玻璃基板从而离开滚轮，这时滚轮系统向两侧收缩让开玻璃下方所在区域，之后顶针系统下降将玻璃放置在加热板表面，再开始进行后续的工艺。

在由滚轮输送到玻璃基板放置在加热板的过程中，滚轮收缩的实现是通过真空波纹管的伸缩来实现的。真空波纹管的特点是在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下均能产生相应的位移，并具有耐压性、真空密封性、耐腐蚀性、温度稳定性和长期使用寿命，在许多工业领域中得到广泛的应用。真空波纹管的疲劳寿命与它的结构和所用材料有关，也与使用条件有很大关系。在现有低压金属有机物化学气相沉积（LPCVD）工艺中，由于反应腔室充满反应气体，所以和反应气体接触表面都生长ZnO薄膜。如图1所示，一般现有的LPCVD工艺系统大致由玻璃基板的传送装置1，传送装置的伸缩驱动滑台2，金属波纹管3，工艺反应腔室4，真空装置抽口5，加热台6和金属波纹管连接法兰7等组成，金属波纹管是用于密封基板传输装置和工艺反应腔室的部件，同时可以在传送装置的伸缩驱动滑台的作用下，做伸缩动作。

如图2所示，反应腔室侧壁上为传送装置开出的通孔8，用来使传送装置的传送轴进入反应腔室内部。通孔8的直径必然大于传送装置传送轴的直径。这导致了在工艺气体反应时，有大量的反应气体由通孔进入到金属波纹管的内部进行沉积，从而极大地缩短了真空波纹管的使用寿命。

相应的现有防护措施，将如图3所示的防护罩9加装到通孔位置，防止大量气体进入波纹管内部。这一措施的实施，提高了金属波纹管的寿命，但效果及作用并非十分明显。原因在于，由于传输装置传送的特殊性，传送轴存在旋转运动同时还有前后伸缩的运动，这就限制了防护罩防护的密闭性，非完全密闭，在真空环境下，工艺反应气体还是极易进入金属波纹管内部进行沉积反应。这样导致的结果就是经过长时间的气体反应，波纹管内部也生长了ZnO薄膜，这对于金属波纹管的寿命产生了很大的影响，使波纹管的使用寿命降低到设计寿命的1/5。

发明内容

本发明提供一种结构简单、能够有效防止LPCVD工艺中金属波纹管被反应气体污染的系统及其方法，对金属波纹管在工艺反应期间进行完全的保护，可以实现金属波纹管在完全清洁的环境下工作，从而达到设计使用寿命，进而降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：

一种LPCVD工艺中的防污染系统，包括设于滚轮传动轴上用于实现滚轮轴向伸缩运动功能的金属波纹管和位于反应腔室侧壁上使滚轮传动轴得以穿过的通孔，通孔上靠近反应腔室内部一侧设有防止反应气体流入金属波纹管的防护装置，优选为防护罩；通孔侧壁上开有孔道，使外部惰性气体管路与金属波纹管内部相连通。

所述外部惰性气体管路上设有控制惰性气体通断的装置，优选还能够控制惰性气体流量的装置，一般为电磁阀。

所述进入金属波纹管内部的惰性气体的压力不小于反应气体进入金属波纹管的压力。

所述连通外部惰性气体管路的孔道位于反应腔室侧壁内部。

一种LPCVD工艺中的防污染方法，反应气体将要通入反应腔体进行反应时，惰性气体通过通孔上的孔道进入金属波纹管，控制其压力不小于反应气体进入金属波纹管的压力。

所述惰性气体进入金属波纹管的通断和气体流量大小通过电磁阀调节。

这样，在工艺气体反应时，通孔的位置形成气体密封的状态，同时由于工艺反应腔体内部的气体流向抽真空装置，所以工艺反应气体无法通过通孔进入到金属波纹管内部，同时也就无法在金属波纹管内部进行沉积。

由于金属波纹管内部空间有限，且通孔处装有防护罩，所需氮气流量很小，对工艺的影响完全可以忽略。

本发明提供的LPCVD工艺中的防污染系统及方法，通过在反应腔室侧壁上滚轮传动轴穿过的通孔上设置进入惰性气体的气路，使得反应气体无法进入金属波纹管的方法，对金属波纹管在工艺反应期间进行完全的保护，可以实现金属波纹管在完全清洁的环境下工作，从而达到设计使用寿命，进而降低生产成本。

 

附图说明

图1是传统LPCVD工艺反应腔室及传输结构示意图；

图2是传统LPCVD工艺单个滚轮传输结构示意图；

图3是防护罩示意图；

图4是本发明防污染系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种LPCVD工艺中的防污染系统，如图4所示，包括设于滚轮传动轴13上用于实现滚轮轴向伸缩运动功能的金属波纹管3和位于反应腔室侧壁上使滚轮传动轴13得以穿过的通孔8，通孔8上靠近反应腔室内部一侧设有防止反应气体流入金属波纹管3的防护罩9；通孔8侧壁上开有孔道12，该孔道12位于反应腔室侧壁内部，使外部惰性气体管路10与金属波纹管3内部相连通。

外部惰性气体管路10上设有控制惰性气体通断和流量的电磁阀11。

进入金属波纹管3内部的惰性气体的压力不小于反应气体进入金属波纹管3的压力。

一种LPCVD工艺中的防污染方法，在非工艺气体反应时间段内，负责通断惰性气体的电磁阀11一直处于关断状态。当玻璃基板到达工作区域，反应气体将要通入反应腔体进行反应时，计算机同时给电磁阀11一个指令，电磁阀11打开，惰性气体通过通孔8上的孔道12进入金属波纹管3，控制其压力不小于反应气体进入金属波纹管3的压力。

这样，在工艺气体反应时，通孔8的位置形成气体密封的状态，同时由于工艺反应腔体内部的气体流向抽真空装置，所以工艺反应气体无法通过通孔8进入到金属波纹管3内部，同时也就无法在金属波纹管3内部进行沉积。

Claims (9)

1.一种LPCVD工艺中的防污染系统，包括设于滚轮传动轴上用于实现滚轮轴向伸缩运动功能的金属波纹管和位于反应腔室侧壁上使滚轮传动轴得以穿过的通孔，通孔上靠近反应腔室内部一侧设有防止反应气体流入金属波纹管的防护装置，其特征在于通孔侧壁上开有孔道，使外部惰性气体管路与金属波纹管内部相连通。

2.根据权利要求1所述的LPCVD工艺中的防污染系统，其特征在于所述外部惰性气体管路上设有控制惰性气体通断的装置。

3.根据权利要求2所述的LPCVD工艺中的防污染系统，其特征在于所述控制惰性气体通断的装置为可控制惰性气体流量的装置。

4.根据权利要求2或3所述的LPCVD工艺中的防污染系统，其特征在于所述控制惰性气体通断和/或流量大小的装置为电磁阀。

5.根据权利要求1所述的LPCVD工艺中的防污染系统，其特征在于所述进入金属波纹管内部的惰性气体的压力不小于反应气体进入金属波纹管的压力。

6.根据权利要求1所述的LPCVD工艺中的防污染系统，其特征在于所述连通外部惰性气体管路的孔道位于反应腔室侧壁内部。

7.根据权利要求1所述的LPCVD工艺中的防污染系统，其特征在于所述防护装置为防护罩。

8.一种LPCVD工艺中的防污染方法，在反应气体将要通入反应腔体进行反应时，惰性气体通过通孔上的孔道进入金属波纹管，控制其压力不小于反应气体进入金属波纹管的压力。

9.根据权利要求8所述的LPCVD工艺中的防污染方法，其特征在于所述惰性气体进入金属波纹管的通断和气体流量大小通过电磁阀调节。

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