CN110468391B - 管式沉积设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管式沉积设备，包括管式沉积腔体、收容于所述管式沉积腔体的载片单元和旋转驱动部。所述管式沉积设备包括所述旋转驱动部，且所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元旋转，使得所述载片单元无需多次进出所述管式沉积腔体内部就能够使两个所述待处理表面中的任意一个或两个处于待镀状态，简化了工艺流程，提高了生产效率并降低了运营成本，避免了由于在所述管式沉积腔体外进行硅片的重复装片而影响良率的问题。

Description

管式沉积设备
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种管式沉积设备。
背景技术
晶硅太阳能电池是光伏行业的主导产品，通过优化其生产工艺和结构，目前已经研制出了诸如钝化发射极背场点接触电池(Passivated Emitter and Rear Cell，PERC)、钝化发射极背接触电池(Passivated Emitter Solar Cell，PESC)以及钝化发射极背部局域扩散(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused，PERL)电池等高效电池，光电转化效率均能接近20％甚至高于20％，具有良好的应用前景。
随着晶硅太阳能电池在光电转化效率上的突破，从产业化应用的角度讲，提高设备的产能以及产品的良率是至关重要的。现有技术中的PERC减反射膜沉积过程通常是先将待处理的硅片进行装片，送入工艺腔中对其中一面进行减反射层沉积后降温出腔，再对待处理硅片进行翻面和重新装片，然后送入工艺腔中对另外一面进行减反射层沉积。上述工艺流程中，对硅片的翻面和重新装片以及对工艺腔内进行升降温处理使得工艺流程繁琐，不利于提高生产效率。更重要的是，对硅片的重复装片容易影响产品的良率，不利于光电转化效率的提高。
因此，需要开发一种新型的管式沉积设备以避免现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管式沉积设备，以避免现有技术中存在的由于在工艺腔外进行硅片的重复装片，使得工艺流程繁琐而不利于提高生产效率以及容易影响良率的问题。
为实现上述目的，本发明的所述管式沉积设备包括管式沉积腔体以及收容于所述管式沉积腔体的载片单元，所述管式沉积腔体由第一端面、第二端面以及位于所述第一端面和所述第二端面之间的筒形侧面围成，所述管式沉积设备还包括旋转驱动部，所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元旋转。
本发明所述管式沉积设备的有益效果在于：所述管式沉积设备包括所述旋转驱动部，且所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元旋转，使得所述载片单元无需多次进出所述管式沉积单元内部就能够使两个所述待处理表面中的任意一个或两个处于待镀状态，简化了工艺流程，提高了生产效率并降低了运营成本，避免了由于在所述管式沉积腔体外进行硅片的重复装片而影响良率的问题。
优选的，所述载片单元包括若干基片承载部，所述基片承载部用以承载待处理基片，所述基片承载部具有相对设置的第一腔面与第二腔面。其有益效果在于：有利于通过所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元进行的旋转，使所述待处理基片在所述第一腔面或所述第二腔面之间切换位置，使得所述载片单元无需多次进出所述管式沉积腔体内部就能够使两个所述待处理表面中的任意一个或两个处于待镀状态。
进一步优选的，所述待处理基片为硅片，所述管式沉积腔体为PECVD沉积腔体。其有益效果在于：使所述管式沉积设备适用于PECVD的应用。
进一步优选的，还包括控制单元，所述控制单元包括位置控制，所述旋转驱动部根据所述位置控制的指令控制所述载片单元处于第一腔面承载待处理基片的第一位置或控制所述载片单元处于第二腔面承载待处理基片的第二位置。其有益效果在于：有利于使得所述载片单元无需多次进出所述管式沉积腔体内部就能够使两个所述待处理表面中的任意一个或两个处于待镀状态。
进一步优选的，所述第一腔面具有第一基片承载区，所述第二腔面具有第二基片承载区，所述第一基片承载区与第二基片承载区为实心区域。其有益效果在于：有利于通过所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元进行的旋转使所述待处理基片在所述第一腔面或所述第二腔面之间切换位置，使得所述载片单元无需多次进出所述管式沉积腔体内部就能够使两个所述待处理表面中的任意一个处于待镀状态。
进一步优选的，还包括等离子体发生电源开关，所述控制单元还包括等离子体发生电源控制，所述等离子体发生电源控制根据所述位置控制的指令控制所述等离子体发生电源开关，当所述旋转部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元旋转至所述第一位置与所述第二位置之间时，所述等离子体发生电源控制关断所述等离子体发生电源开关，以中断对所述管式沉积腔体内的等离子体发生电源供应。其有益效果在于：在所述管式沉积腔体或所述载片单元进行旋转的过程中，中断对所述管式沉积腔体内的等离子体发生电源供应，有利于所述待处理基片实现良好的镀膜均匀性。
进一步优选的，还包括沉积反应前驱体供应装置，所述沉积反应前驱体供应装置向所述管式沉积腔体内供应至少3种气体。其有益效果在于：适用于在所述待处理基片的表面沉积至少一种介质膜。
进一步优选的，还包括移动单元，所述移动单元用于推送所述载片单元进入所述管式沉积腔体内或者移动所述载片单元离开所述管式沉积腔体内。其有益效果在于：有利于连续化的生产过程。
进一步优选的，还包括真空泵，所述真空泵与所述管式沉积腔体连接。其有益效果在于：使所述管式沉积腔体内达到一定真空度，保证所述待处理基片实现良好的镀膜均匀性。
进一步优选的，还包括载片区，所述移动单元设置于所述载片区。其有益效果在于：便于将所述载片单元输入或输出所述管式沉积腔体。
进一步优选的，还包括处理区，至少一个所述管式沉积腔体堆叠设置于所述处理区。其有益效果在于：减少所述管式沉积设备的占地面积并提高产能。
优选的，还包括管式预处理腔，所述管式预处理腔与所述管式沉积腔体堆叠设置。
优选的，所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体旋转，所述载片单元与所述管式沉积腔体同步旋转，所述旋转驱动部与所述管式沉积腔体可拆卸式连接，以驱动所述管式沉积腔体旋转。其有益效果在于：便于对所述管式沉积设备进行维护。
优选的，所述旋转驱动部驱动所述载片单元旋转，所述旋转驱动部与所述载片单元可拆卸式连接，以驱动所述载片单元旋转。其有益效果在于：能够利用同一所述旋转驱动部作用于不同的所述载片单元，有利于提高所述管式沉积设备的利用率。
进一步优选的，所述第一端面设置有第一腔门，所述第二端面设置有第二腔门，所述第一腔门设置有第一支撑对接部，所述第二腔门设置有第二支撑对接部，所述第一支撑对接部与所述第二支撑对接部用于支撑所述载片单元悬挂于所述管式沉积腔体内。
优选的，所述第一端面设置有第一腔门，所述第二端面设置有第二腔门，所述第一腔门、所述第二腔门与所述筒形侧面形成可封闭的处理区，所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元沿着所述管式沉积腔体的中心轴线旋转。
进一步优选的，所述第二腔门的一侧设置载片区，所述第二腔门与所述沉积反应前驱体供应装置相连接。
进一步优选的，所述第一腔门与所述旋转驱动部相连接，所述第一腔门的一侧设置有真空泵和等离子体供应电源系统。
进一步优选的，所述筒形侧面外设置有灯管、射频或电阻丝，用以对所述管式沉积腔体进行加热。
附图说明
图1为本发明的第一管式沉积设备的结构示意图；
图2a为图1所示的A区域的放大结构示意图；
图2b为图2a所示的基片承载部的结构示意图；
图3为本发明的第二管式沉积设备的结构示意图；
图4为本发明的第三管式沉积设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种管式沉积设备，包括管式沉积腔体、载片单元和旋转驱动部。
图1为本发明一些实施例的第一管式沉积设备的结构示意图。
参照图1，第一管式沉积设备1具有管式沉积腔体11、载片单元12以及第一旋转驱动部131。
具体的，所述管式沉积腔体11由第一端面111、第二端面113以及位于所述第一端面111和所述第二端面113之间的筒形侧面112围成。所述第二端面113与所述第一端面111沿所述管式沉积腔体11的轴线方向相对设置。
所述第一旋转驱动部131可拆卸连接于所述第一端面111，以驱动所述管式沉积腔体11同步旋转。
本发明一些实施例中，所述第二端面113还可拆卸连接有支撑旋转部(图中未标示)，以与所述管式沉积腔体11和所述第一旋转驱动部131同步旋转，并维持所述管式沉积腔体11的运动平稳性。
所述载片单元12收容于所述管式沉积腔体11并固定连接于所述管式沉积腔体11，以在所述第一旋转驱动部131的驱动下与所述管式沉积腔体11同步旋转。
所述载片单元12包括本体部121以及分别位于所述本体部121两端的第一支撑端122和第二支撑端(图中未标示)。
图2a为图1所示的A区域的放大结构示意图。图2b为图2a所示的基片承载部的结构示意图。
参照图1和图2a，所述本体部121包括若干相互平行的石墨舟片124。相邻的石墨舟片之间形成的区域为基片承载部126，所述基片承载部126用于收容待处理基片127。所述本体部121还包括相互平行设置的绝缘阻挡杆125，所述绝缘阻挡杆125贯穿所述石墨舟片124并垂直所述石墨舟片124，用以将所述基片承载部126内的基片阻挡在所述基片承载部126内。
参照图2a和图2b，所述基片承载部126包括相对设置的第一腔面1261、第二腔面1262以及形成于第一腔面1261与第二腔面1262之间的第三面(图中未标示)围设形成，所述第一腔面1261和所述第二腔面1262均为实心腔面。
本发明一些实施例中，所述第一腔面1261具有第一基片承载区，所述第二腔面1262具有第二基片承载区，所述第一基片承载区与第二基片承载区为实心区域。
本发明一些实施例中，所述第一管式沉积设备1的外部设置有第一控制单元，所述第一控制单元包括第一位置控制，所述第一旋转驱动部131根据所述第一位置控制的指令控制所述载片单元12处于所述第一腔面1261承载所述待处理基片127的第一位置或控制所述载片单元12处于所述第二腔面1262承载所述待处理基片127的第二位置。
具体的，参照图1、图2a和图2b，所述待处理基片127包括相互平行的第一表面1271和第二表面1272。
当所述载片单元12旋转到第一位置时，所述第一腔面1261位于所述第二腔面1262的正下方，所述第一腔面1261承载所述待处理基片127的所述第一表面1271；
当所述载片单元12旋转到第二位置时，所述第一腔面1261位于所述第二腔面1262的正上方，所述第二腔面1262承载所述待处理基片127的所述第二表面1272。
本发明一些实施例中，所述第一管式沉积设备1的外部还设置有等离子体发生电源开关，所述第一控制单元还包括第一等离子发生电源控制。所述第一等离子发生电源控制根据所述第一位置控制的指令控制所述等离子体发生电源开关，当所述第一旋转驱动部131驱动所述载片单元12旋转至所述第一位置与所述第二位置之间时，所述等离子体发生电源控制关断所述等离子体发生电源开关，以中断对所述管式沉积腔体11内的等离子体发生电源供应。
本发明一些实施例中，所述待处理基片127为硅片，所述管式沉积腔体11为PECVD沉积腔体。
图3为本发明一些实施例的第二管式沉积设备的结构示意图。
参照图1和图3，第二管式沉积设备3中，所述管式沉积腔体11的所述第一端面111和所述第二端面113分别设置有第一腔门114和第二腔门115，所述第一腔门114、所述第二腔门115以及所述筒形侧面112围成可封闭的处理区域，以收容所述载片单元12。
所述筒形侧面112设置有灯管、射频或电阻丝，用以对所述管式沉积腔体11进行加热。
所述载片单元12的朝向所述第一腔门114的端面可拆卸连接有第二旋转部31，旋转驱动电机35设置于所述第一腔门114的外侧，并贯穿所述第一腔门114，并通过第一支撑对接部321与所述第二旋转部31相连接，以带动所述第二旋转部31旋转，所述第二旋转部31的旋转带动所述载片单元12同步旋转。所述第二旋转部31和所述旋转驱动电机35共同构成了用于驱动所述载片单元12旋转的第二旋转驱动部。
所述第一腔门114与所述旋转驱动电机35之间还设置有磁流体密封装置36，以进一步加强所述第一腔门114的密封性能。
所述载片单元12的朝向所述第二腔门115的端面与所述第二腔门115之间还连接有第二支撑对接部322，所述第二支撑对接部322随所述载片单元12同步旋转，且与所述第一支撑对接部321处于同一水平面，以进一步支撑所述载片单元12悬挂于所述管式沉积腔体11内。
本发明一些实施例中，所述第一支撑对接部321和所述第二支撑对接部322沿所述载片单元12在水平方向的中心轴线设置，以使所述载片单元12在所述第二旋转部31的驱动下绕所述载片单元12在水平方向的中心轴线旋转。
本发明一些实施例中，所述第一支撑对接部321和所述第二支撑对接部322沿所述管式沉积腔体11在水平方向的中心轴线设置，以使所述载片单元12在所述第二旋转部31的驱动下绕所述管式沉积腔体11在水平方向的中心轴线旋转。
本发明一些实施例中，所述载片单元12收容于所述管式沉积腔体11的内部，且在水平方向的中心轴线与所述管式沉积腔体11在水平方向的中心轴线基本或完全重合。
所述第一腔门114的外侧设置有等离子体供应电源系统34，并与第一电极341和第二电极342相连接，以共同构成等离子体发生电源开关(图中未标示)。所述第一电极341和所述第二电极342分别电连接所述载片单元12朝向所述第一腔门114的端面设置的第一电极接口(图中未标示)和第二电极接口(图中未标示)，以在所述载片单元12的相邻石墨舟片之间形成等离子电场。所述第一电极341与所述第二电极342形成正负电极。
所述第一腔门114的外侧设置有真空泵33。具体的，所述真空泵33通过气体通道331贯穿所述第一腔门114，以与所述管式沉积腔体11的内部相通。所述真空泵33用于控制所述管式沉积腔体11内的真空度。
所述第二腔门115的外侧设置有沉积反应前驱体供应装置(图中未标示)，以向所述管式沉积腔体11的内部供应前驱体。所述前驱体包括但不限于气体。
本发明一些实施例中，所述前驱体包括至少3种气体。
在本发明的一些较优选的实施例中，所述反应前驱体供应装置供应的气体至少包括硅烷(SiH4)，氨气(NH3)和惰性气体。
在本发明的一些其他较优选的实施例中，所述反应前驱体供应装置供应的气体至少包括SiH4，一氧化二氮(N2O)和所述惰性气体。
在本发明的一些实施例中，所述惰性气体包括氮气(N2)、氦气(He)或者氩气(Ar)中的一种或多种。
本发明一些实施例中，所述第二管式沉积设备3外部设置有第二控制单元，包括第二位置控制和第二等离子体发生电源控制。
具体的，所述旋转驱动电机35根据所述第二位置控制的指令通过所述第二旋转部31控制所述载片单元12处于所述第一腔面1261承载所述待处理基片127的第一位置或控制所述载片单元12处于所述第二腔面1262承载所述待处理基片127的第二位置。所述第一位置和所述第二位置的详细叙述请参见前述。
所述第二等离子体发生电源控制根据所述第二位置控制的指令控制所述等离子体发生电源开关，当所述第二旋转部31驱动所述载片单元12旋转至所述第一位置与所述第二位置之间时，所述等离子体发生电源控制关断所述等离子体发生电源开关，以中断对所述管式沉积腔体11内的等离子体发生电源供应。
当需要对所述载片单元12进行旋转，首先中断所述管式沉积腔体11内的等离子体发生电源供应，即断开所述第一电极341和所述第二电极342与所述载片单元12的所述第一电极接口(图中未标示)和所述第二电极接口(图中未标示)之间的电接触，然后通过所述第二旋转部31驱动所述载片单元12旋转。
当所述载片单元12旋转完毕，接通所述第一电极341和所述第二电极342与所述载片单元12的所述第一电极接口(图中未标示)和所述第二电极接口(图中未标示)之间的电接触，以恢复所述管式沉积腔体11内的等离子体发生电源供应，便于对所述载片单元12内的待处理基片(图中未标示)进行沉积处理。在本发明中，所述第二旋转部31驱动所述载片单元12旋转的过程中，所述管式沉积腔体11保持不动。
图4为本发明一些实施例的第三管式沉积设备的结构示意图。
参照图4，第三管式沉积设备4包括处理区41和载片区42，所述处理区41设置有管式预处理腔411以及4个所述管式沉积腔体11，4个所述管式沉积腔体11沿地面垂直方向堆叠设置。所述管式预处理腔411沿地面垂直方向堆叠于4个所述管式沉积腔体11的上方。所述处理区41的一侧还设置有第一真空泵43，所述第一真空泵43分别贯穿每个所述管式沉积腔体11的位于同一侧的端面。所述载片区42设置有5个移动单元421，以分别与所述管式预处理腔411以及4个所述管式沉积腔体11的位于同一侧的另一个端面沿水平方向相对设置，以将所述载片单元12沿水平方向送入对应的管式沉积腔体，或将所述载片单元12从对应的管式沉积腔体中取出。与所述管式预处理腔411相对设置的移动单元(图中未标示)还用于沿垂直方向将对应的载片单元转运至与任意一个管式沉积腔体相对应设置的移动单元。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (15)

1.一种管式沉积设备，包括管式沉积腔体以及收容于所述管式沉积腔体的载片单元，所述管式沉积腔体由第一端面、第二端面以及位于所述第一端面和所述第二端面之间的筒形侧面围成，其特征在于，所述管式沉积设备还包括旋转驱动部、控制单元和第一支撑对接部，所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元旋转，所述第一端面设置有第一腔门；
所述载片单元包括若干基片承载部，所述基片承载部具有相对设置的第一腔面与第二腔面，所述第一腔面和所述第二腔面均为实心腔面；
所述控制单元包括位置控制，所述旋转驱动部根据所述位置控制的指令控制所述载片单元处于第一腔面承载待处理基片的第一位置或控制所述载片单元处于第二腔面承载待处理基片的第二位置；
所述待处理基片包括相互平行的第一表面和第二表面；
当所述载片单元旋转到所述第一位置，所述第一腔面位于所述第二腔面的正下方，所述第一腔面承载所述待处理基片的所述第一表面，所述第二表面暴露于所述第一腔面与所述第二腔面之间；
当所述载片单元旋转到所述第二位置，所述第一腔面位于所述第二腔面的正上方，所述第二腔面承载所述待处理基片的所述第二表面，所述第一表面暴露于所述第一腔面与所述第二腔面之间；
所述载片单元包括相互平行的石墨舟片和相互平行设置的绝缘阻挡杆，相邻的所述石墨舟片之间形成的区域为所述基片承载部，所述绝缘阻挡杆贯穿所述石墨舟片并垂直所述石墨舟片，用以将所述基片承载部内的基片阻挡在所述基片承载部内；
当所述旋转驱动部驱动所述管式沉积腔体旋转，所述旋转驱动部包括第一旋转驱动部，所述第一旋转驱动部可拆卸连接于所述第一端面，所述载片单元固定连接于所述管式沉积腔体，以在所述第一旋转驱动部的驱动下与所述管式沉积腔体同步旋转；
当所述旋转驱动部驱动所述载片单元旋转，所述旋转驱动部包括第二旋转驱动部，所述第二旋转驱动部由第二旋转部和旋转驱动电机构成，所述载片单元朝向所述第一腔门的端面可拆卸连接所述第二旋转部，所述旋转驱动电机设置于所述第一腔门外侧并贯穿所述第一腔门，并通过所述第一支撑对接部与所述第二旋转部相连接，以带动所述第二旋转部旋转，所述第二旋转部的旋转带动所述载片单元同步旋转。
2.根据权利要求1所述的管式沉积设备，其特征在于，所述待处理基片为硅片，所述管式沉积腔体为PECVD沉积腔体。
3.根据权利要求2所述的管式沉积设备，其特征在于，所述第一腔面具有第一基片承载区，所述第二腔面具有第二基片承载区，所述第一基片承载区与第二基片承载区为实心区域。
4.根据权利要求3所述的管式沉积设备，其特征在于，还包括等离子体发生电源开关，所述控制单元还包括等离子体发生电源控制，所述等离子体发生电源控制根据所述位置控制的指令控制所述等离子体发生电源开关，当所述旋转部驱动所述管式沉积腔体或所述载片单元旋转至所述第一位置与所述第二位置之间时，所述等离子体发生电源控制关断所述等离子体发生电源开关，以中断对所述管式沉积腔体内的等离子体发生电源供应。
5.根据权利要求4所述的管式沉积设备，其特征在于，还包括沉积反应前驱体供应装置，所述沉积反应前驱体供应装置向所述管式沉积腔体内供应至少3种气体。
6.根据权利要求5所述的管式沉积设备，其特征在于，还包括移动单元，所述移动单元用于推送所述载片单元进入所述管式沉积腔体内或者移动所述载片单元离开所述管式沉积腔体内。
7.根据权利要求6所述的管式沉积设备，其特征在于，还包括真空泵，所述真空泵与所述管式沉积腔体连接。
8.根据权利要求7所述的管式沉积设备，其特征在于，还包括载片区，所述移动单元设置于所述载片区。
9.根据权利要求8所述的管式沉积设备，其特征在于，还包括处理区，至少一个所述管式沉积腔体堆叠设置于所述处理区。
10.根据权利要求9所述的管式沉积设备，其特征在于，还包括管式预处理腔，所述管式预处理腔与所述管式沉积腔体堆叠设置。
11.根据权利要求1所述的管式沉积设备，其特征在于，所述第二端面设置有第二腔门，所述第二腔门设置有第二支撑对接部，所述第一支撑对接部与所述第二支撑对接部用于支撑所述载片单元悬挂于所述管式沉积腔体内。
12.根据权利要求11所述的管式沉积设备，其特征在于，所述第一腔门、所述第二腔门与所述筒形侧面形成可封闭的处理区，所述旋转驱动部驱动所述载片单元沿着所述管式沉积腔体的中心轴线旋转。
13.根据权利要求12所述的管式沉积设备，其特征在于，所述第二腔门的一侧设置载片区，所述第二腔门与沉积反应前驱体供应装置相连接。
14.根据权利要求13所述的管式沉积设备，其特征在于，所述第一腔门与所述旋转驱动部相连接，所述第一腔门的一侧设置有真空泵和等离子体供应电源系统。
15.根据权利要求14所述的管式沉积设备，其特征在于，所述筒形侧面外设置有灯管、射频或电阻丝，用以对所述管式沉积腔体进行加热。
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