CN102517564A

CN102517564A - 一种lpcvd工艺腔中的气体吹扫系统及方法

Info

Publication number: CN102517564A
Application number: CN2011104231980A
Authority: CN
Inventors: 辛科
Original assignee: Hanergy Technology Co Ltd
Current assignee: Hanergy Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明涉及一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，具体地讲是涉及一种防止LPCVD工艺腔室之间交叉污染以及能够吹扫ZnO颗粒的气体吹扫系统，还涉及一种运用上述系统的LPCVD工艺中的气体吹扫方法。该系统包括加热腔、冷却腔和多个用于沉积BZO玻璃的工艺腔，各个腔室之间螺纹连接，还包括设置在工艺腔内，紧邻两工艺腔对接腔壁处的气体吹扫装置。该系统结构简单，成本低廉，通过气体吹扫切断工艺腔室之间的气场干扰，保证温度场和气场均匀性，最终保证BZO薄膜的均匀性，同时能够将玻璃在传输和工艺过程中洒落到BZO薄膜表面的ZnO的粉尘吹走，保证ZnO薄膜在下一个工艺腔室镀膜之前有一个洁净的表面，保证ZnO薄膜的质量。

Description

一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统及方法

技术领域

本发明涉及一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，具体地讲是涉及一种防止LPCVD工艺腔室之间交叉污染以及能够吹扫ZnO颗粒的气体吹扫系统。

本发明还涉及一种运用上述系统的LPCVD工艺中的气体吹扫方法。

背景技术

随着能源的日益短缺，可再生绿色能源的开发和利用越来越受到人们的关注，尤其是对太阳能的利用，带动了太阳能光伏发电系统，特别是光伏电池和大面积光伏模块器件的开发和应用。

薄膜太阳能电池在弱光条件下仍可发电，并且具有面积大、轻薄透明、生产过程能耗低等特点，具备大幅度降低原材料和制造成本的潜力。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进一步提高了Si薄膜太阳能电池的效率和稳定性，加快了产业化进程，器件中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(LPCVD)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，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出托起玻璃基板离开滚轮，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，反应腔内气体温度在200℃时反应最强烈，在反应过程中气体在玻璃基板上进行沉积。

为了保证LPCVD的单个机台的产能，加快LPCVD机台的工艺节拍，一般会并排线性排放4-6个工艺腔室，如图1所示，包括：1、加热腔，2、加热腔和工艺腔(一)之间的门阀，3、工艺腔泵抽口位置，4、加热板，5、传输滚轮，6、工艺腔(二)，7、工艺腔(三)，8、玻璃位置，9、相连工艺腔室之间传输玻璃的缝隙，10、工艺腔(四)，11、冷却腔，12、工艺腔(四)和冷却腔之间的门阀，13、工艺腔(一)。玻璃在四个工艺腔室中的传输的方式为：玻璃先由加热腔加热到设定温度后，位置2处的加热腔和工艺腔(一)之间的门阀开启，玻璃由加热腔传输到工艺腔(一)，玻璃在滚轮和顶针的作用下将玻璃从滚轮上传输到加热板上，开始工艺镀膜，当完成工艺镀膜后，通过顶针的上、下运动以及滚轮的伸缩运动再次将玻璃传输到滚轮上，滚轮将玻璃从工艺腔(一)传输到工艺腔(二)。两个工艺腔室之间没有门阀，留出一个小缝隙供玻璃在工艺腔室之间进行传输。如图2所示，包括：14、两个工艺腔室之间为了保证玻璃的传输所开的缝隙，15、固定螺丝，用来连接、固定两个工艺腔室，通过固定螺丝将多个工艺腔室连接固定，16、工艺腔对接腔壁，17、工艺腔侧壁，18、工艺腔腔室的上盖。

玻璃在每一个工艺腔室的沉积时间为：若TCO薄膜要求的总厚度为n，总的沉积时间为t，工艺腔室总数为m，则玻璃在每一个工艺腔室所需要沉积的薄膜厚度为n/m，时间为t/m。通过增加工艺腔的数目可以减少玻璃在每个工艺腔室的沉积时间从而达到加快生产节拍时间、增加产能的目的。但是由于相连的工艺腔之间必须开一个小缝隙来保证玻璃在不同工艺腔室之间的传输。由图1可以看到，每一个工艺腔室在左右两边均有一个对称的泵抽口，反应气体与残余气体的混合物经由这两个泵抽口被抽走，保证工艺腔气体的压力恒定。但是由于在泵抽口处，气体的抽速比较大，前一个工艺腔的泵抽口可以通过缝隙对相连的工艺腔进行抽气，每一个缝隙两侧均有两个泵抽口，这样在该缝隙两侧区域形成一个抽气能力强的空间，工艺腔的串接加强了该区域的抽气能力，导致更多反应气体被快速的抽走，减少了该区域反应气体在腔室之间的存留时间，会导致靠近缝隙侧的BZO膜层的厚度偏薄，同时气体流速增加也加快了加热板边缘的散热，导致温度均匀性变差，并且由于对工艺腔室气场均匀性的影响，严重影响BZO薄膜的均匀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止LPCVD工艺腔室之间交叉污染以及能够吹扫ZnO颗粒的气体吹扫系统和方法，具有结构简单、成本低廉的特点，同时通过气体吹扫切断工艺腔室之间的气场干扰，保证温度场和气场均匀性，最终保证BZO薄膜的均匀性，同时能够将玻璃在传输和工艺过程中洒落到BZO薄膜表面的ZnO的粉尘吹走，保证ZnO薄膜在下一个工艺腔室镀膜之前有一个洁净的表面，保证ZnO薄膜的质量。

本发明采用如下技术解决方案：

一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，包括加热腔、冷却腔和多个用于沉积BZO玻璃的工艺腔，各个腔室之间螺纹连接，还包括设置在工艺腔内，紧邻两工艺腔对接腔壁处的气体吹扫装置。

所述气体吹扫装置包括用于吹扫的分气装置本体、吹扫气体进气孔、分气装置中用于匀气的分气口和固定分气装置的螺丝；其中，进气孔位于工艺腔侧壁紧邻两工艺腔对接腔壁处，分气装置本体一端与进气孔连接，另一端密封，分气装置本体上壁通过螺丝与工艺腔腔盖固定，分气装置本体下方连接多个分气口。

所述分气口呈上粗下细状，可以增加吹扫气体喷出的速度，从而保证更好的隔离效果。

所述分气口密集分布，以保证吹扫气体均匀喷出，且分气口紧贴两工艺腔间传输玻璃的缝隙，以保证最大限度的隔离相连工艺腔室之间气场的干扰。

所述吹扫系统还连接有控制气体进气和流量大小的装置。

所述吹扫系统还连接有气动阀和质量流量计，气动阀可以控制吹扫气体通断，质量流量计可以控制吹扫气体的流量大小，以保证在改变工艺压力的情况发生后，可以通过改变吹扫气体的流量来与之匹配。

一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫方法，通入工艺气体的同时打开吹扫系统的进气装置，将吹扫气体通到工艺腔室侧壁的进气孔处，吹扫气体通过进气孔流入到气体分气装置本体，通过分气装置本体分流，从分气口流出，将吹扫气体从上往下均匀的吹扫到腔室之间的缝隙处，防止相连的两个腔室之间的气场以及工艺气体交叉污染，从而实现改善BZO薄膜均匀性的目的。

所述吹扫系统的进气装置为气动阀。

所述吹扫系统还连接有控制流量大小的装置，优选质量流量计。

所述吹扫气体为惰性气体或氢气。氢气是反应气体之一，在反应过程中起到反应气体载气的作用，并且不会与反应气体前驱物反应，如果吹扫气体为氢气则不需要气站提供额外的惰性气体，只需要从机台上氢气的供应管道处分出一路气体到吹扫气体进气口即可，不用增加从气站到机台的额外供应成本。由于工艺腔室之间采用吹扫气体吹扫，形成的气流阻碍了相连两个工艺腔室之间的气场以及反应气体的交叉污染，改善了薄膜的均匀性。

吹扫气体必须是从上往下吹扫，以保证吹扫气体吹出后，能顺着抽气方向经由抽气口被腔室底部的真空泵抽走，吹扫气体被抽走的路径与残余工艺气体被抽走的路径相同。

本发明提供的LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统及方法。通过从工艺腔室侧壁处的进气孔引入吹扫气体，控制吹扫气体进气的阀门开关与工艺镀膜的开始和终止同步。当开始进行工艺镀膜时，吹扫气体装置的进气阀门打开，吹扫气体均匀的通过众多分气口从上往下吹扫传输缝隙，通过吹扫切断工艺腔室之间的气场干扰，保证温度场和气场均匀性，最终保证BZO薄膜的均匀性。同时，该吹扫装置在玻璃从前一个工艺腔室传输到后一个工艺腔室的过程中持续吹扫气体，还能够将玻璃在传输和工艺过程中洒落到BZO薄膜表面的ZnO的粉尘吹走，保证ZnO薄膜在下一个工艺腔室镀膜之前有一个洁净的表面。保证ZnO薄膜的质量。

附图说明

图1是传统LPCVD腔室布局及传输结构的俯视示意图；

图2是传统LPCVD工艺腔及其连接的结构示意图；

图3是本发明的气体吹扫系统的结构示意图；

图4是本发明的气体吹扫系统工艺腔外部吹扫气体进气口位置示意图。

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工艺腔中的气体吹扫系统，如图3、4所示，包括加热腔、冷却腔和多个用于沉积BZO玻璃的工艺腔，各个腔室之间螺纹连接，还包括设置在工艺腔内，紧邻两工艺腔对接腔壁25处的气体吹扫装置。气体吹扫装置包括用于吹扫的分气装置本体20、吹扫气体进气孔21、分气装置中用于匀气的分气口23和固定分气装置的螺丝24；其中，进气孔21位于工艺腔侧壁紧邻两工艺腔对接腔壁25处，分气装置本体20一端与进气孔21连接，分气装置本体20上壁通过螺丝24与工艺腔腔盖19固定，分气装置本体20下方连接多个分气口23。分气口23呈上粗下细状。分气口23密集分布，且紧贴两工艺腔间传输玻璃的缝隙22。吹扫系统还连接有气动阀和质量流量计。

一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫方法，通入工艺气体的同时打开吹扫系统的气动阀，将吹扫气体通到工艺腔室侧壁的进气孔21处，吹扫气体通过进气孔21流入到气体分气装置本体20，通过分气装置本体20分流，从分气口23流出，将吹扫气体从上往下均匀的吹扫到腔室之间的缝隙22处，吹扫气体的流量通过气体的质量流量计来控制，吹扫气体为氢气。

Claims

1.一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，包括加热腔、冷却腔和多个用于沉积BZO玻璃的工艺腔，各个腔室之间螺纹连接，其特征在于还包括设置在工艺腔内，紧邻两工艺腔对接腔壁处的气体吹扫装置。

2.根据权利要求1所述的LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，其特征在于所述气体吹扫装置包括用于吹扫的分气装置本体、吹扫气体进气孔、分气装置中用于匀气的分气口和固定分气装置的螺丝；其中，进气孔位于工艺腔侧壁紧邻两工艺腔对接腔壁处，分气装置本体一端与进气孔连接，分气装置本体上壁通过螺丝与工艺腔腔盖固定，分气装置本体下方连接多个分气口。

3.根据权利要求2所述的LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，其特征在于所述分气口呈上粗下细状。

4.根据权利要求2所述的LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，其特征在于所述分气口密集分布，且紧贴两工艺腔间传输玻璃的缝隙。

5.根据权利要求1所述的LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，其特征在于所述吹扫系统还连接有控制气体进气和流量大小的装置。

6.根据权利要求5所述的LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，其特征在于所述吹扫系统还连接有气动阀和质量流量计。

7.一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫方法，通入工艺气体的同时打开吹扫系统的进气装置，将吹扫气体通到工艺腔室侧壁的进气孔处，吹扫气体通过进气孔流入到气体分气装置本体，通过分气装置本体分流，从分气口流出，将吹扫气体从上往下均匀的吹扫到腔室之间的缝隙处。

8.根据权利要求7所述的LPCVD工艺腔中的气体吹扫方法，其特征在于所述吹扫系统的进气装置为气动阀。

9.根据权利要求8所述的LPCVD工艺腔中的气体吹扫方法，其特征在于所述吹扫系统还连接有控制流量大小的装置，优选质量流量计。

10.根据权利要求7所述的LPCVD工艺腔中的气体吹扫方法，其特征在于所述吹扫气体为惰性气体或氢气。