CN105895551A - 一种板式pecvd镀膜异常的补救装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板式PECVD镀膜异常的补救装置和一种等离子体发射源不均匀性的估算方法，包括底部固定板、所述底部固定板上安装的合页以及所述合页的另一端固定的相同尺寸的石墨薄片，可以低成本、便捷、有效地补救PECVD生产过程中的薄膜不均匀，缓冲因等离子体发射源局部功率的不均匀引发的镀膜工艺后的硅片在制品规则性的异常。

Description

一种板式PECVD镀膜异常的补救装置

技术领域

本发明属于晶硅太阳能电池制造领域，具体涉及一种板式PECVD镀膜异常的补救装置和一种等离子体发射源不均匀性的估算方法，可以低成本、便捷、有效地补救PECVD生产过程中的薄膜不均匀。

背景技术

太阳能电池，或称“太阳能芯片”或“光电池”是一种利用太阳能直接发电的光电半导体薄片，其效果主要为被光照射后，会产生一定的电压，并且可以为负载输出相应的功率；在原理上，主要有两种：以光化学反应为主要原理的光化学电池和以光电效应为主要原理的常规光电池。在目前的科技水平下，前者虽前景广阔，但面临的技术难题还很多，发展尚不成熟；后者主要为薄膜型太阳能光伏板，与同类电池/发电设备相比，有一定的市场竞争力。

在太阳能电池生产过程中的一个主要环节是镀减反射膜，一般通过PECVD(等离子增强化学气相沉积)的方式进行这一步骤。其主要原理是借助微波或射频电磁波对于材料原子进行气体电离，在局部形成等离子体，从而在基片附近反应，淀积生成目标材料的薄膜。PECVD的主要特点是利用了等离子体相对于普通气体，化学性质更为活泼，反应可以再较低的温度下进行，并且淀积速率大于其他CVD(化学气相淀积)过程。

一般的，平板式或管式PECVD被用于镀减反射膜，其中平板式的成本较低，在生产中应用较广。工艺过程中，常会出现因等离子体发射源局部功率的不均匀引发的镀膜工艺后的硅片在制品规则性的异常，主要体现为薄膜厚度的不均匀，影响正常的生产。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种平板式PECVD镀膜异常的补救装置。在生产工艺过程中会出现镀膜工艺后的硅片在制品规则性的异常不良时，使用本装置可以解决镀膜异常的不良情况。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种平板式PECVD镀膜工艺异常的补救装置，包括底部固定板、合页和石墨薄片，各部分之通过铆钉相连接；

所述底部固定板用于固定补救装置本体的位置，使之不会发生平移和倾斜；

所述合页用于链接底部固定板和石墨薄片，使石墨薄片可以围绕轴部进行翻转，处于“遮挡”或“非遮挡”两种稳定状态；

所述石墨薄片可以围绕合页进行翻转，用于实现选择性淀积，调节平板式PECVD工艺中硅片表面淀积层厚度；

进一步地，所述底部固定板装在等离子体发射源一侧的挡板上，长度略大于等离子体发射源的离子流出口长度，且小于所安装的PECVD机器腔体长度；

进一步地，所述合页和石墨薄片的数量设定取决于腔体内的硅片数量，即为额定单次工艺流程所能同时承担的硅片数量；

进一步地，所述石墨薄片的尺寸设定略大于该工艺流程的硅片的尺寸，并且基于所述等离子体发射源的不均匀性进行调整；

进一步地，所述石墨片的原理为正面阻挡离子流抵达硅片，使参与PECVD成膜反应的离子主要来自于绕过阻挡石墨薄片的离子，通过在反应腔体气体中的扩散作用抵达在制品硅片，能量较低但均匀度较好，均匀地分布于腔体内所有在制品硅片的表面，从而减缓在硅片表面发生的化学气相淀积；

本发明所引入的负面效果为：经过所涉及的板式PECVD镀膜异常的补救装置改造后的PECVD，由于将原反应物输运方式，即离子流发射直达转变为依靠扩散到达在制品硅片，反应物输运速率变慢，进一步地，导致在薄膜生成过程中的反应变慢，进一步地，导致淀积速率有所降低，进一步地，所安装本板式PECVD镀膜异常的补救装置的PECVD机器的单位时间产量降低。

本专利提供的效果为，一种板式PECVD镀膜异常的补救装置，对应若干石墨薄片对于等离子体发射源的阻挡作用，通过翻转不同位置合页上安装的石墨薄片使绝大部分的离子经过扩散过程再进行PECVD反应，统一地消除了离子初始能量的不均匀，从而调节了硅片在制品的镀膜工艺，避免硅片在制品规则性的异常不良出现。

附图说明

图1为等离子体发射源；

图2为一种板式PECVD镀膜异常的补救装置俯视示意图。

附图标记说明：

1.底部固定板；2.合页；3.石墨薄片。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并配合附图，对本发明作进一步说明。

图1为等离子体发射源。如该图所示，该等离子体发射源呈长条状，并且在平板式PECVD机台上有若干个，每个等离子体发射源对应若干个硅片，在本实施例中为5个；

本实施例进行工作之前，需要首先在该长条形等离子体发射源正对下方摆放待制品硅片，进行常规步骤的、不进行任何改进的PECVD；该常规步骤过后，需要对每个在制品硅片表面生成的薄膜进行五点法薄膜厚度测量，根据5片硅片的薄膜淀积厚度进行分析。

分析的方法为为分别计算5片硅片表面薄膜的厚度平均值，并且计算5个平均厚度的方差。大的方差意为本长条形等离字体发射源的局部功率不均匀，需要进行本实施例设计的镀膜异常补救过程，即本实施例所涉及的石墨薄片3在后续反应中都应该处于“遮挡”状态。

图2为本实施例涉及的一种板式PECVD镀膜异常的补救装置，包括5个相同的“合页2+石墨薄片3”组件，每个组件固定于底部固定板1上，在安装位置上正对应PECVD机器的硅片槽位；每个石墨薄片3可以通过合页2的链接进行180°的翻转，从而可以处于“遮挡”、“非遮挡”两种状态；所涉及的该装置的5个组件构造完全相同，即五个相同的合页2与合页2的另一端固定的5块相同尺寸的石墨薄片3。

本实施例涉及的石墨薄片3的方案优选于其他材料的阻挡薄片，原因为金属材料会造成金属离子污染，对PECVD制成的薄膜电学性质有损伤；非金属多聚物的材料对于离子流冲击的耐受性有限且大多数非金属多聚物难以承受PECVD反应腔室的高温，少数可以承受该高温的材料成本较高，不宜作为阻挡薄片；平板式PECVD机器的硅片架为石墨框架制成，二者材料统一可以减少引入反应腔室的材料数量。因此采用石墨薄片3的方案。

在本实施例涉及的5个相同的“合页2+石墨薄片3”组件的方案优选于“多个合页+一个长条形石墨阻挡片”的反感，原因为长条形石墨片一般需要定制，比通用商品型非正方形石墨薄片3的成本高；多个合页在安装过程中会对误差的要求较高，容易出现合页不在同一平面内的情况，该情况会在每次“遮挡”与“非遮挡”转换的扳动过程中对上述长条形石墨片造成损伤，如果操作不当，上述长条形石墨片断裂的可能性较大；在硅片与硅片空隙位置所正对的等离子体发射源的部分，发射出的离子在石墨薄片3处于“非遮挡”状态时，不会直接到达硅片表面，上述长条形石墨片对等离子体发射源的完全遮挡为非必须。因此采用5个相同的“合页2+石墨薄片3”组件的方案。

本实施例所涉及的板式PECVD镀膜异常的补救装置工作过程如下：在进行反应之前，需将5片石墨薄片3摆放位置处于“遮挡”状态，即等离子体发射源发射的离子在到达在制成硅片之前会被石墨薄片3阻挡。之后再进行常规的放置石墨硅片架，放置待制品硅片，以及后续操作过程。

本实施例所涉及的板式PECVD镀膜异常的补救装置，在后续过程之后需要进行所安装PECVD仪器的淀积速率相关检测，原因如下：PECVD仪器的反应物输运速率是一个与具体仪器属性相关的可调节变量，主要与等离子体发射源的性质有关；在安装本实施例所涉及的板式PECVD镀膜异常的补救装置后，原反应物输运方式，即离子流发射直达转变为依靠扩散到达在制品硅片，导致反应物输运速率变慢，从而PECVD的成膜反应变慢，因此必须重新测定速率。

本实施例所涉及的板式PECVD镀膜异常的补救装置，在后续过程之后需要进行所安装PECVD仪器的淀积速率相关检测，方法如下：在将本实施例所涉及的板式PECVD镀膜异常的补救装置按照上述安装方法与工作过程安装并且调节石墨薄片3至“遮挡”状态后，进行常规的放置石墨硅片架，放置待制品硅片等步骤，进行与前述未安装本装置时，薄膜淀积厚度进行分析所涉及的反应过程相同的反应过程；过程完毕后，按照前述相同的方法进行五点法薄膜厚度测量，同未安装本装置的膜厚测量数据相比较。计算二者平均薄膜厚度的比值，该比值反比于二者形成相同膜厚所需的时间比例。

虽然本专利已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本专利，任何本领域技术人员，在不脱离本专利的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本专利的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种板式PECVD镀膜异常的补救装置，其特征在于，包括底部固定板、合页、石墨薄片，并且：

所述底部固定板，将本装置固定于PECVD机台；

所述合页、石墨薄片，组合成组件并存在若干组，固定于底部固定板。

2.如权利要求1所述的底部固定板，其特征在于，其形状为长条形，安装方向平行于PECVD机台的等离子体发射源。

3.如权利要求1和2所述的底部固定板，其特征在于，长度大于等离子体发射源的离子流出口，并且小于反应腔室的长度。

4.如权利要求1所述的合页和石墨薄片，其特征在于，可以180度翻转的合页上安装的石墨薄片。

5.如权利要求1和4所述的石墨薄片，其特征在于，为扁平的正方形，面积大于放置硅片的石墨架上的单个槽位。

6.如权利要求1、4和5所述的石墨薄片，其特征在于，通过翻转石墨薄片，调节石墨薄片处于对等离子体发射源的“遮挡”或“非遮挡”状态。

7.如权利要求1、4所述的合页和石墨薄片，其特征在于，可以单独控制每一片石墨薄片的翻转。

8.如权利要求1、4、5、6和7所述的石墨薄片，可以通过翻转石墨薄片遮挡等离子体发射源，从而增加镀膜工艺的均匀性。