CN105203190B - 质量流量计的标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种质量流量计的标定方法，包括以下步骤：a）打开主抽，在蝶阀满开时，设定气体A的质量流量计值为标准工艺参数下的流量nA；b）待气体稳定后，记录测量气体A的真空压力计压强PA；c）关闭气体A的质量流量计，用同样的方法设定气体B的质量流量计为标准工艺参数下的流量nB，待气体B稳定后，记录气体B的真空压力计压强为PB；d）记录气体流量比为Q=PA/PB；e）选择标准机台，在标准机台上通过上述步骤测得标准机台的两种气体的压强比值为标准Q值，记录为Q标准；f）如果某一机台的折射率出现偏差，就将它的Q值修正为Q标准。通过该方法，克服了现有技术中PECVD流量计测量偏差较大，工艺的每层折射率不能精确控制的缺点。

Description

质量流量计的标定方法
技术领域
本发明涉及一种流量计的标定方法，具体地涉及一种质量流量计的标定方法，更具体地涉及一种管式等离子体增强化学气相沉积（PECVD）流量计的标定方法。
背景技术
在晶硅太阳能电池生产中，镀减反射膜是一步重要的工序，目前最广泛的一种方式是通过硅烷和氨气在管式等离子体增强化学气相沉积机台上来沉积氮化硅膜。膜厚和折射率是衡量氮化硅膜性能的两个重要指标，这两个指标关系到太阳能电池的效率和外观以及抗电势诱导衰减（PID）性能。
目前，沉积氮化硅膜时，硅烷和氨气的流量是通过两个不同的质量流量计来分别控制的，即，通过硅烷流量计和氨气流量计来分别设定。产业化中，流量计的值即被当作硅烷和氨气的真实值，用硅烷和氨气的真实值的比值变化来控制折射率。硅烷和氨气的比例直接影响了氮化硅膜的折射率这一性能指标。由于流量计的偏差，造成各机台沉积的氮化硅膜的折射率差异较大。
通常，使用的硅烷流量计和氨气流量计均为质量流量计，质量流量计的精度较低，显示的流量往往和实际通入流量有所偏差。并且，随着设定流量的增大，这种偏差也逐渐增大。在实际生产过程中，每一台机器的流量计也有所不同，因此造成了不同机台生产电池片的折射率的差异。现有技术利用提升氮化硅折射率的方法未能实验抗PID的稳定性，其原因就是由于现有技术的管式PECVD流量计偏差较大，工艺的每层折射率并不能精确控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种管式等离子体增强化学气相沉积流量计的标定方法，通过该标定方法，克服了现有技术中PECVD流量计测量偏差较大，工艺的每层折射率并不能精确控制的缺点。
本发明的技术方案是一种质量流量计的标定方法，包括以下步骤：
a）打开机台的主抽，在蝶阀满开的情况下，设定气体A的质量流量计值为标准工艺参数下的流量nA。
b）待气体稳定后，记录测量气体A的真空压力计的压强PA。
c）然后，关闭气体A的质量流量计，用同样的方法设定气体B的质量流量计为标准工艺参数下的流量nB，待气体B稳定后，记录气体B的真空压力计压强为PB。
d）记录气体流量比为Q = PA/PB。
e）选择标准机台，在所述标准机台上通过上述步骤测得所述标准机台的两种气体的压强比值为标准Q值，记录为Q标准。
f）如果某一个机台的折射率出现偏差，就将它的Q值修正为Q标准。
进一步地，所述标定方法还包括以下步骤：
g）在折射率出现偏差的机台上固定气体B的流量，通过步骤c）测试出PB。
h）使所述出现偏差的机台的Q值等于Q标准，计算出气体A压强的计算值PA计算。
i）关闭气体B，通入气体A，不断调整气体A的实际通入量，直至真空压力计测得的压强值等于PA计算，此时，气体A的流量就是修正后的流量。
进一步地，所述气体A为硅烷。
进一步地，所述气体B为氨气。
进一步地，所述气体A为氧气。
进一步地，所述气体B为氮气。
进一步地，所述机台是真空设备。
一种气体流量计，所述气体流量计使用包括上述步骤的方法测量气体的流量。
由于真空压力计的准确性远远高于流量计的精度，而且是同一个压力计测量的两个压强的比值，因此这种方法是非常准确的，通过本发明的标定方法修正后的管式PECVD机台的折射率恢复正常，太阳能电池的外观、效率以及抗PID性能得以保证。
具体实施方式
下面将详细地描述本发明的具体实施方式。
由理想气体状态方程P*V=n*R*T（P为压强，T为温度，V为体积，n表示气体物质的量，R为理想气体常数），可知在温度、体积一定的情况下，压强P正比于n。
在管式设备中，可以使用根据本发明的管式等离子体增强化学气相沉积流量计的标定方法。首先，关闭炉门，打开主抽，在蝶阀满开的情况下，设定硅烷质量流量计值为标准工艺参数下流量n硅烷，稳定后记录真空压力计的压强为P硅烷。然后，关闭硅烷流量计，用同样的方法，设定氨气流量计为标准工艺参数下流量n氨气，记录真空压力计对应压强P氨气。由理想气体状态方程，那么通入的真实的硅烷和氨气的气体流量比就可以转换为压强比，记为Q=P硅烷/P氨气。
我们选择一个性能最优的炉管为标准机台，用以上方法测得该管的压强比值为标准Q值，记录为Q标准。如果某一根炉管折射率偏差较大，就修正它的Q值使它等于Q标准。首先，固定氨气工艺流量，用以上方法测试出P氨气；令其Q值等于Q标准，计算出P硅烷计算。然后，在关闭氨气，通入硅烷，不断调整硅烷的实际通入量，直至使真空压力计测得的压强值等于P硅烷计算，则当下的硅烷流量就是修正后的流量。
下表为使用本发明的方法进行气体流量测量的结果。
管号 1# 2# 3# 4# 5# 6#
折射率 2.117 2.113 2.121 2.075 2.109 2.112
标准工艺流量下测硅烷压强 153 159 169 132 162 161
标准工艺流量下测氨气压强 750 752 748 750 751 753
压强比值 0.204 0.211436 0.225936 0.176 0.215712 0.213811
由上表可以看出4#管折射率低，按标准工艺下测量硅烷氨气压强，发现4#管压强比值低，我们按1#管比值修正4#管，P计算为153。
加大参数4#管硅烷设置流量，由标准的1.2sccm设为1.28sccm，测得压强为153pa，更改参数后实验，折射率恢复正常，为2.113。
根据本发明的另一实施方式，本发明还可以用于在测量其他气体时使用，例如但并不限于氮气和氧气，下面将具体说明如何使用本发明的方法标定氧气和氮气的流量。
在管式设备中，可以使用根据本发明的管式等离子体增强化学气相沉积流量计的标定方法。首先，关闭炉门，打开主抽，在蝶阀满开的情况下，设定氧气质量流量计值为标准工艺参数下流量n氧气，稳定后记录真空压力计的压强为P氧气。然后，关闭氧气流量计，用同样的方法，设定氮气流量计为标准工艺参数下流量n氮气，记录真空压力计对应压强P氮气。由理想气体状态方程，那么通入的真实的氧气和氮气的气体流量比就可以转换为压强比，记为Q=P氧气/P氮气。
我们选择一个性能最优的炉管为标准机台，用以上方法测得该管的压强比值为标准Q值，记录为Q标准。如果某一根炉管折射率偏差较大，就修正它的Q值使它等于Q标准。首先，固定氮气工艺流量，用以上方法测试出P氮气；令其Q值等于Q标准，计算出P氧气计算。然后，在关闭氮气，通入氧气，不断调整氧气的实际通入量，直至使真空压力计测得的压强值等于P氧气计算，则当下的氧气流量就是修正后的流量。
本发明适用于其他多种气体，只要是质量流量计可测气体都可以使用（诸如空气、二氧化碳、惰性气体等）。另外本发明的方法，对所有的密闭型腔体设备都试用，只要这些设备具有真空泵和质量流量计。
本发明利用理想气体的特性，将两个流量计分别测量的流量值的比，转换成一个真空压力计的两个测量值的比，修正了真实流量，精确地控制了折射率，从而获得了良好的外观和效率以及抗PID的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种质量流量计的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括以下步骤：
a）打开机台的主抽，在蝶阀满开的情况下，设定气体A的质量流量计值为标准工艺参数下的流量nA；
b）待气体稳定后，记录测量气体A的真空压力计的压强PA；
c）然后，关闭气体A的质量流量计，用同样的方法设定气体B的质量流量计为标准工艺参数下的流量nB，待气体B稳定后，记录气体B的真空压力计压强为PB；
d）记录气体流量比为Q = PA/PB；
e）选择标准机台，在所述标准机台上通过上述步骤测得所述标准机台的两种气体的压强比值为标准Q值，记录为Q标准；
f）如果某一个机台的折射率出现偏差，就将它的Q值修正为Q标准；
g）在折射率出现偏差的机台上固定气体B的流量，通过步骤c）测试出PB；
h）使所述出现偏差的机台的Q值等于Q标准，计算出气体A压强的计算值PA计算；
i）关闭气体B，通入气体A，不断调整气体A的实际通入量，直至真空压力计测得的压强值等于PA计算，此时，气体A的流量就是修正后的流量。
2.根据权利要求1所述的质量流量计的标定方法，其特征在于，所述气体A为硅烷。
3.根据权利要求1所述的质量流量计的标定方法，其特征在于，所述气体B为氨气。
4.根据权利要求1所述的质量流量计的标定方法，其特征在于，所述气体A为氧气。
5.根据权利要求1所述的质量流量计的标定方法，其特征在于，所述气体B为氮气。
6.根据权利要求1所述的质量流量计的标定方法，其特征在于，所述机台是真空设备。
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