CN107546144A - 一种硅片pecvd镀膜效果的检测方法 - Google Patents

一种硅片pecvd镀膜效果的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法，将工艺腔室各单管的硅烷和氨气的比例调整为一致；将工艺腔室第一部分单管的硅烷流量设定为第一流量值，将工艺腔室第二部分单管的硅烷流量设定为第二流量值，将工艺腔室各单管的氨气流量设定为第三流量值；将硅片放在石墨舟中，以第一预设速度进入工艺腔室；将盛放硅片的石墨舟在工艺腔室中停留预设时长进行镀膜；将盛放硅片的石墨舟以第二预设速度传出工艺腔室；根据镀膜测量结果确定工艺腔室各单管的镀膜效果。由于盛放硅片的石墨舟可以快速地进入和传出工艺腔室，本发明实施例能够快速地对硅片的镀膜效果进行检测，进而快速判定出影响镀膜效果的因素，可以提高生产效率。

Description

一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法
技术领域
本发明属于太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法。
背景技术
太阳能电池制作过程中，PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)是其中重要的一道工序，其目的是在硅片表面形成一层减反射膜。该反射膜对颜色、膜厚和折射率均有一定的要求。在链式PECVD设备镀膜过程中，由于各单管反应气体或者微薄的不均匀，加上温度、时间的差异，导致电池片颜色差异大，膜厚和折射率不均匀，达不到设计要求，从而影响电池转换效率，因此亟需一种判定影响镀膜效果的检测方法。
目前传统的对镀膜效果进行检测的主要方式是：凭借经验对设备进行维护，也就是打开工艺腔室进行清理并查找问题。但是这种检测方式用时过长，会造成产量降低，进而导致成本升高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法，能够快速地对硅片的镀膜效果进行检测，进而快速判定出影响镀膜效果的因素，以提高生产效率，降低生产成本。
本发明实施例提供一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法，包括：
将工艺腔室各单管的硅烷和氨气的比例调整为一致，所述工艺腔室包括多个单管；
将工艺腔室第一部分单管的硅烷流量设定为第一流量值，将工艺腔室第二部分单管的硅烷流量设定为第二流量值，将工艺腔室各单管的氨气流量设定为第三流量值；
将硅片放在石墨舟中，以第一预设速度进入工艺腔室；
将盛放硅片的石墨舟在工艺腔室中停留预设时长，工艺腔室的各单管对所述硅片进行镀膜；
将盛放硅片的石墨舟以第二预设速度传出工艺腔室；
对所述硅片的镀膜进行测量，并根据镀膜测量结果确定工艺腔室各单管的镀膜效果。
进一步地，所述将硅片放在石墨舟中，以第一预设速度进入工艺腔室之前，还包括：将工艺腔室的微波功率设定为预设功率值；将工艺腔室的压力设定为预设压力值；将工艺腔室的温度设定为预设温度值。
进一步地，所述对所述硅片的镀膜进行镀膜效果的测量，包括：对所述硅片的镀膜的厚度进行测量；对所述硅片的镀膜的折射率进行测量；根据所述硅片的镀膜的厚度和折射率，确定所述硅片的镀膜效果。
进一步地，所述第一流量值的范围为150标准毫升/分钟～180标准毫升/分钟。
进一步地，所述第二流量值的范围为90标准毫升/分钟～110标准毫升/分钟。
进一步地，所述工艺腔室中单管的数量为4根、6根或8根。
进一步地，当工艺腔室中单管的数量为6根时，所述第一部分单管为工艺腔室的前3根单管，所述第二部分单管为工艺腔室的后3根单管。
进一步地，第三流量值的范围为300标准毫升/分钟～350标准毫升/分钟。
进一步地，所述第一预设速度的范围和第二预设速度范围均为1500厘米/分钟～1800厘米/分钟。
进一步地，所述预设时长为1分30秒～2分30秒。
本发明实施例与现有技术相比的有益效果是：本发明实施例提供的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，通过将工艺腔室各单管的硅烷和氨气的比例调整为一致，工艺腔室包括多个单管；将工艺腔室第一部分单管的硅烷流量设定为第一流量值，将工艺腔室第二部分单管的硅烷流量设定为第二流量值，将工艺腔室各单管的氨气流量设定为第三流量值；将硅片放在石墨舟中，以第一预设速度进入工艺腔室；将盛放硅片的石墨舟在工艺腔室中停留预设时长，工艺腔室的各单管对硅片进行镀膜；将盛放硅片的石墨舟以第二预设速度传出工艺腔室；对硅片的镀膜进行测量，并根据镀膜测量结果确定工艺腔室各单管的镀膜效果。由于盛放硅片的石墨舟可以快速地进入和传出工艺腔室，本发明实施例能够快速地对硅片的镀膜效果进行检测，进而快速判定出影响镀膜效果的因素，可以提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法的流程示意图；
图3为本发明又一实施例提供的一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法的流程示意图。本实施例详述如下：
S101：将工艺腔室各单管的硅烷和氨气的比例调整为一致，其中所述工艺腔室包括多个单管。
在本发明实施例中，工艺腔室为PECVD设备进行镀膜的模块。单管，也称为石英管，石英管是一个工艺窗口，是PECVD的关键部件，两侧微波源通过石英管使得工艺腔室各处微波均匀辐射；结合前后盖板上反应气体(氨气、硅烷)，成为一个密封的反应腔，反应腔产生等离子体。例如，调整各单管的硅烷和氨气的比例为5：5。
S102：将工艺腔室第一部分单管的硅烷流量设定为第一流量值，将工艺腔室第二部分单管的硅烷流量设定为第二流量值，将工艺腔室各单管的氨气流量设定为第三流量值。
在本发明实施例中，其中第一流量值、第二流量和第三流量值，可根据设计需要进行设定。其中硅烷流量是指单位时间流出的硅烷的体；氨气流量是指单位时间流出的氨气体积。
S103：将硅片放在石墨舟中，以第一预设速度进入工艺腔室。
在本发明实施例中，其中第一预设速度可根据设计需要进行设定，第一预设速度应设定较大的数值，以保证硅片快速进入工艺腔室。
S104：将盛放硅片的石墨舟在工艺腔室中停留预设时长，工艺腔室的各单管对所述硅片进行镀膜。
在本发明实施例中，预设时长可根据设计需要进行设定，应保证硅片在工艺腔室完成镀膜过程。
S105：将盛放硅片的石墨舟以第二预设速度传出工艺腔室。
在本发明实施例中，其中第二预设速度可根据设计需要进行设定，第二预设速度应设定较大的数值，以保证硅片快速传出工艺腔室。
S106：对所述硅片的镀膜进行镀膜效果的测量，并根据测量结果确定工艺腔室各单管的镀膜效果。
从上述实施例可知，通过由于盛放硅片的石墨舟可以快速地进入和传出工艺腔室，本发明实施例能够快速地对硅片的镀膜效果进行检测，进而快速判定出影响镀膜效果的因素，可以提高生产效率。根据镀膜效果的测量结果可以方便快速的确定哪一个单管的镀膜效果出现了问题，然后可以有针对性的进行维护，提高生产效率。
参考图2，图2为本发明另一个实施例提供的一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例详述如下：
S201：将工艺腔室各单管的硅烷和氨气的比例调整为一致，其中所述工艺腔室包括对个单管。
S202：将工艺腔室第一部分单管的硅烷流量设定为第一流量值，将工艺腔室第二部分单管的硅烷流量设定为第二流量值，将工艺腔室各单管的氨气流量设定为第三流量值。
S203：将工艺腔室的微波功率设定为预设功率值；根据预设压力值范围设置工艺腔室的压力；根据预设温度值范围设置工艺腔室的温度。
在本发明实施例中，预设功率值、预设压力值和预设温度值可根据设计及要求设定。
具体地，述预设功率值为3300W；所述为预设压力值范围为(2.7±0.2)e～1帕斯卡(e＝10-4)；所述预设温度值范围为350℃～400℃。
S204：将硅片放在石墨舟中，以第一预设速度进入工艺腔室。
S205：将盛放硅片的石墨舟在工艺腔室中停留预设时长，工艺腔室的各单管对所述硅片进行镀膜。
S206：将盛放硅片的石墨舟以第二预设速度传出工艺腔室。
S207：对所述硅片的镀膜进行镀膜效果的测量，并根据测量结果确定工艺腔室各单管的镀膜效果。
从上述实施例可知，通过设定工艺腔室的微波功率设定为预设功率值；工艺腔室的压力设定为预设压力值；工艺腔室的温度设定为预设温度值，可以使得镀膜效果不会受到其他因素的干扰，排除其他因素对工艺腔室各单管的镀膜效果影响。
在本发明的一个实施例中，在上述实施例的基础上，对硅片的镀膜进行镀膜效果的测量，包括：对硅片的镀膜的厚度进行测量；对硅片的镀膜的折射率进行测量；根据硅片的镀膜的厚度和折射率，确定硅片的镀膜效果。
其中，厚度和折射率是表示镀膜膜层的两个物理参数，通常使用薄膜测试仪进行测试。
进一步地，所述第一流量值的范围为150sccm/min(标准毫升/分钟)～180sccm/min。
进一步地，所述第二流量值的范围为90sccm/min～110sccm/min。
进一步地，所述第一预设速度的范围为1500cm/min(厘米/分钟)～2000cm/min。所述第二预设速度为1500cm/min～2000cm/min。通过设定较大的第一预设速度和第二预设速度，以保证硅片能够快速地进入或者传出工艺腔室，保证单根单管的镀膜效果不会受到其他单管的影响。
进一步地，所述预设时长为1分30秒～2分30秒。
进一步地，所述工艺腔室中单管的数量为4根、6根或8根。
进一步地，当工艺腔室中单管的数量为6根时，所述第一部分单管为工艺腔室的前3根单管，所述第二部分单管为工艺腔室的后3根单管。
为了更好地理解上述方法，以下详细阐述一个本发明的一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法的应用实例。本应用实施例以Roth&Rau的二代链式设备SINA2为例进行说明。
S301：用石墨舟装载55片硅片。
S302：将工艺腔室的各单管的硅烷和氨气比例调整为一致；前三个单管的硅烷流量为150sccm/min；后三个单管的硅烷流量为100sccm/min，各单管的氨气流量为300sccm/min。
S303：将工艺腔室的微波功率设定为3300W。
S304：将工艺腔室的腔室压力设定为(2.7±0.2)e～1帕斯卡。
S305：将工艺腔室的温度设定为350℃～400℃。
S306：利用装55片硅片的石墨舟，以1500cm/min的速度快速进入工艺腔室，将该石墨舟在工艺腔室停留100s，以1500cm/min的传输速度快速传出。
S307：分别对各单管对应的镀膜硅片进行膜厚、折射率测试。
S308：根据各单管的膜厚和折射率进而判定各个单管的问题。
本实施例中，整个检测时间不到5分钟，比现有技术在时间上缩短到原来的1/20。由于及时判定影响因素，镀膜效果改善，提高电池成品合格率至少2个百分点，电池效率提高0.05％以上。
需要说明的是：将石墨舟上正常放满湿法刻蚀后的硅片，在高速中将石墨舟传送至工艺腔室，4根或6根的石英单管可以一次完成验证，8根石英单管需要两次验证，如第一次验证验证6根，第二次验证2根；
当工艺腔室的传感器接收到石墨舟到达的信号后，停止传输，进行镀膜；
由于是高速进出石墨舟，所有管的综合影可响忽略不计，可以认定是每根管单独镀膜，从而根据单管测试数据和整体测试数据差异进行优化调整。
举例来说，当单管对应的镀膜显示的是阴阳片时，可以调整气体流量以减小影响或者将微薄和特气屏蔽来消除影响；当单管对应的整体镀膜偏厚时，可以降低特气流量来减少影响。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，包括：
将工艺腔室各单管的硅烷和氨气的比例调整为一致，所述工艺腔室包括多个单管；
将工艺腔室第一部分单管的硅烷流量设定为第一流量值，将工艺腔室第二部分单管的硅烷流量设定为第二流量值，将工艺腔室各单管的氨气流量设定为第三流量值；
将硅片放在石墨舟中，以第一预设速度进入工艺腔室；
将盛放硅片的石墨舟在工艺腔室中停留预设时长，工艺腔室的各单管对所述硅片进行镀膜；
将盛放硅片的石墨舟以第二预设速度传出工艺腔室；
对所述硅片的镀膜进行测量，并根据镀膜测量结果确定工艺腔室各单管的镀膜效果。
2.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，所述将硅片放在石墨舟中，以第一预设速度进入工艺腔室之前，还包括：
将所述工艺腔室的微波功率设定为预设功率值；
根据预设压力值范围设置所述工艺腔室的压力；
根据预设温度值范围设置所述工艺腔室的温度。
3.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，所述对所述硅片的镀膜进行镀膜效果的测量，包括：
对所述硅片的镀膜的厚度进行测量；
对所述硅片的镀膜的折射率进行测量；
根据测量得到的所述硅片的镀膜的厚度和折射率，确定所述硅片的镀膜测量结果。
4.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，所述第一流量值的范围为150标准毫升/分钟～180标准毫升/分钟。
5.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，所述第二流量值的范围为90标准毫升/分钟～110标准毫升/分钟。
6.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，所述工艺腔室中单管的数量为4根、6根或8根。
7.根据权利要求6所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，当工艺腔室中单管的数量为6根时，所述第一部分单管为工艺腔室的前3根单管，所述第二部分单管为工艺腔室的后3根单管。
8.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，第三流量值的范围为300标准毫升/分钟～350标准毫升/分钟。
9.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，所述第一预设速度的范围和第二预设速度范围均为1500厘米/分钟～2000厘米/分钟。
10.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀膜效果的检测方法，其特征在于，所述预设时长为1分30秒～2分30秒。
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