CN110699672B - 一种pecvd设备的氮气辅助加热方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PECVD设备的氮气辅助加热方法，包括：S01、在往工艺腔体内通入氮气前，检测工艺腔体内的温度；S02、根据工艺腔体内的温度值确定是否对氮气进行加热；在温度未达到设定值时，对氮气进行加热后再通入至工艺腔体内，以提高工艺腔体内的温度。本发明还公开了一种氮气辅助加热装置，包括氮气加热器和主管道，主管道上设置有主开关和直通开关，氮气加热器的进气口与直通开关的输入端相连，氮气加热器的出气口与直通开关的输出端相连；氮气加热器的出气口设置有氮气温度检测件，氮气加热器根据工艺腔体内温度与氮气温度检测件检测的氮气温度之间的偏差调整加热功率。本发明的方法及装置均具有加热效率高等优点。

Description

一种PECVD设备的氮气辅助加热方法及装置
技术领域
本发明主要涉及PECVD设备技术领域，特指一种PECVD设备的氮气辅助加热方法及装置。
背景技术
PECVD设备是光伏电池镀减反射膜的主要设备，其工作原理是在一定温度(如450℃-500℃)和一定气压条件下，利用等离子体增强气象化学沉积法进行减反射膜淀积。PECVD设备的加热装置(如电加热炉)，每次升温至设定值所需时间就需要13-15分钟左右，占总工艺时间比重约为40-50％，升温时间严重制约了设备的生产效率。如图1所示，常规的加热装置是一个中空的圆柱形电加热炉，炉内壁缠绕电热丝，内部填充保温棉，外壁为不锈钢圆筒。工艺腔体安装在加热炉中空部分，并靠近电热丝。在工艺开始回温前，会通过干泵将工艺腔体内抽空，再采用电热炉直接对工艺腔体进行加热。由于在真空状态时，无法产生热传递和热对流，仅可通过加热丝的热辐射对腔体加热，导致热能损耗过大，加热时间过长，生产效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种加热效率高的PECVD设备的氮气辅助加热方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种PECVD设备的氮气辅助加热方法，包括以下步骤：
S01、在PECVD设备淀积工艺前的回温时，在往PECVD设备的工艺腔体内通入氮气前，检测所述工艺腔体内的温度；
S02、根据步骤S01检测到的工艺腔体内的温度值确定是否对氮气进行加热；在工艺腔体内的温度未达到设定值时，对氮气进行加热后，再通入至工艺腔体内，以提高工艺腔体内的温度。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤S02中，实时检测加热后的氮气温度，并与工艺腔体内的温度相综合，以确定氮气加热的功率。
在步骤S02中，在工艺腔体内的温度达到设定值时，直接将氮气通入至工艺腔体内而不需要进行加热。
本发明还公开了一种PECVD设备的氮气辅助加热装置，包括氮气加热器和主管道，所述主管道沿氮气输送方向上依次设置有主开关和直通开关，所述氮气加热器的进气口通过进气管与所述直通开关的输入端相连，所述氮气加热器的出气口通过出气管与所述直通开关的输出端相连；所述氮气加热器的出气口设置有氮气温度检测件，所述氮气加热器根据所述PECVD设备的工艺腔体内温度与氮气温度检测件检测的氮气温度之间的偏差调整加热功率。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述进气管上设置有进气开关，所述出气管上设置有出气开关。
所述主开关包括主手动开关和主气动开关；所述进气开关和直通开关均为气动开关，所述出气开关为出气电磁阀；各气动开关对应同一压缩气源，压缩气源通过对应的支路与各气动开关相连。
所述压缩气源通过第一支路与所述主气动开关相连，所述第一支路上设置有第一电磁阀；所述压缩气源通过第二支路与所述进气开关相连，所述第二支路上设置有第二电磁阀；所述压缩气源通过第三支路与所述直通开关相连，所述第三支路上设置有第三电磁阀；所述第二电磁阀和所述出气电磁阀之间联动，且与第三电磁阀之间互锁。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的PECVD设备的氮气辅助加热方法及加热装置，通过对氮气进行加热，带入一定的热量至工艺腔体内，加速工艺腔体内环境温度(包括石墨舟)的提高；而且通入氮气后，可为工艺腔体内填充一定量的气体，提高电热炉加热时的热传导效率，进一步提高加热效率。另外，氮气加热器根据PECVD设备的工艺腔体内温度与氮气温度检测件检测的氮气温度之间的偏差调整加热功率，有效控制氮气加热器的加热功率，降低能耗。
附图说明
图1为现有技术中的加热结构示意图。
图2为本发明的加热方法在实施例中的方法流程图。
图3为本发明的加热装置在实施例中的结构示意图。
图例说明：1、氮气加热器；101、电加热丝；2、主管道；3、工艺腔体。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图2所示，本实施例的PECVD设备的氮气辅助加热方法，包括以下步骤：
S01、在PECVD设备淀积工艺前的回温时，在往PECVD设备的工艺腔体3内通入氮气前，检测工艺腔体3内的温度；
S02、根据步骤S01检测到的工艺腔体3内的温度值确定是否对氮气进行加热；在工艺腔体3内的温度未达到设定值时，对氮气进行加热后，再通入至工艺腔体3内，以提高工艺腔体3内的温度。
本发明的PECVD设备的氮气辅助加热方法，通过对氮气进行加热，带入一定的热量至工艺腔体3内，加速工艺腔体3内环境温度(包括石墨舟)的提高；而且通入氮气后，可为工艺腔体3内填充一定量的气体，提高电热炉加热时的热传导效率，进一步提高加热效率。
本实施例中，在步骤S02中，实时检测加热后的氮气温度，并与工艺腔体3内的温度相综合，以确定氮气加热的功率。具体地，采用氮气加热器1(电加热丝101加热的方式)对氮气进行加热，在进行具体的加热控制时，根据工艺腔体3内的温度值与加热后的氮气温度值之间的差值，来实现对电加热丝101加热功率的控制。当然，在不需要对氮气进行加热时，即工艺腔体3内的温度值达到设定值时，直接将氮气通入至工艺腔体3内而不需要进行加热，从而避免工艺腔体3内超温。
如图3所示，本发明还公开了一种PECVD设备的氮气辅助加热装置，包括氮气加热器1和主管道2，主管道2沿氮气输送方向上依次设置有主开关和直通开关，氮气加热器1的进气口通过进气管与直通开关的输入端相连，氮气加热器1的出气口通过出气管与直通开关的输出端相连；氮气加热器1的出气口设置有氮气温度检测件(如热电偶Kq)，氮气加热器1根据PECVD设备的工艺腔体3内温度(此温度通过PECVD设备内部的热电偶Kr得到)与氮气温度检测件检测的氮气温度之间的偏差调整加热功率，有效控制氮气加热器1的加热功率，降低能耗。本发明的PECVD设备的氮气辅助加热装置，通过对氮气进行加热，带入一定的热量至工艺腔体3内，加速工艺腔体3内环境温度(包括石墨舟)的提高；而且通入氮气后，可为工艺腔体3内填充一定量的气体，提高工艺腔体3内电热炉加热时的热传导效率，进一步提高加热效率；另外整体结构简单、能耗低。
本实施例中，在进行氮气加热器1(如采用电加热丝101的方式进行加热)的功率控制时，所采用的工艺腔体3内的温度为最低温度，通过热电偶Kn检测得到；另外，在加热时对氮气加热器1的电加热丝101的温度也通过热电偶Kr同步进行检测，在综合热电偶Kq、Kr和Kn所检测的温度后，可计算得到对应的加热功率，实现对电加热丝2加热功率的精准闭环控制，有效控制氮气加热器1的能耗。如根据工艺腔体3内的温度与氮气温度之间的差值，控制电加热丝101的加热功率。
本实施例中，进气管上设置有进气开关B2，出气管上设置有出气开关；主开关包括主手动开关S1和主气动开关B1；进气开关B2和直通开关K1均为气动开关，出气开关为出气电磁阀Q4；各气动开关对应同一压缩气源(如压缩空气)，压缩气源通过对应的支路与各气动开关相连。具体地，压缩气源通过第一支路与主气动开关B1相连，第一支路上设置有第一电磁阀Q1；压缩气源通过第二支路与进气开关B2相连，第二支路上设置有第二电磁阀Q2；压缩气源通过第三支路与直通开关K1相连，第三支路上设置有第三电磁阀Q3；第二电磁阀Q2和出气电磁阀Q4之间联动，且与第三电磁阀Q3之间互锁，避免氮气流向混乱。另外，主气动开关B1和进气开关B2为常闭气动截止阀，直通开关K1为常开气动截止阀，出气电磁阀Q4为常闭电磁阀，B1、B2、K1、Q4均需采用耐高温器件，确保可长时间处于高温环境工作的稳定性；而且，B1、B2和Q4至工艺腔体3之间的管道必须通过气密性检测，避免工艺过程中的特气(硅烷、氨气)泄露引发安全事故。
工作流程：在工艺开始前的回温时，通过氮气加热器1将氮气升温至设定温度，再送入工艺腔体3对石墨舟进行辅助加热。具体地，当回温需要氮气辅助时，经过质量流量计L1调整通入一定量的氮气，打开常闭气动截止阀B1、B2和常闭电磁阀Q4，关闭常开气动截止阀K1，使氮气通过氮气加热器1通入工艺腔体3内。开启氮气加热器1，通过检测工艺腔体3内Kn和氮气加热器1的加热丝温度Kr、氮气出口温度Kq，计算出所需氮气温度和加热丝的升温功率，可对Kr设定超温保护，当Kr超出某设定温度值时，停止氮气加热，避免高温引发的安全隐患。当只需要通入氮气对工艺腔体3进行充气时，经过质量流量计L1通入一定量的氮气，打开常闭气动截止阀B1，使氮气不经过加热器直接通入工艺腔体3。氮气最后由干泵抽出工艺腔体3，经过废气处理后排出。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种PECVD设备的氮气辅助加热装置，其特征在于，包括氮气加热器(1)和主管道(2)，所述主管道(2)沿氮气输送方向上依次设置有主开关和直通开关，所述氮气加热器(1)的进气口通过进气管与所述直通开关的输入端相连，所述氮气加热器(1)的出气口通过出气管与所述直通开关的输出端相连；所述氮气加热器(1)的出气口设置有氮气温度检测件，所述氮气加热器(1)根据所述PECVD设备的工艺腔体(3)内温度与氮气温度检测件检测的氮气温度之间的偏差调整加热功率；
所述进气管上设置有进气开关，所述出气管上设置有出气开关；
所述主开关包括主手动开关和主气动开关；所述进气开关和直通开关均为气动开关，所述出气开关为出气电磁阀；各气动开关对应同一压缩气源，压缩气源通过对应的支路与各气动开关相连；
所述压缩气源通过第一支路与所述主气动开关相连，所述第一支路上设置有第一电磁阀；所述压缩气源通过第二支路与所述进气开关相连，所述第二支路上设置有第二电磁阀；所述压缩气源通过第三支路与所述直通开关相连，所述第三支路上设置有第三电磁阀；所述第二电磁阀和所述出气电磁阀之间联动，且与第三电磁阀之间互锁。
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