CN111575681B - 一种板式pecvd设备中单管镀膜效果的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，其特征在于，包括：步骤1，对板式PECVD设备中的反应仓进行检漏；步骤2，设定符合镀膜要求的反应仓和单管的反应条件的参数值；步骤3，空运行一遍石墨框，并等待反应仓和单管的反应条件的参数值稳定；步骤4，测试第一根单管，调整石墨框的传输速度；步骤5，重复步骤3；步骤6，将石墨框装上待镀膜硅片送入反应仓进行镀膜；步骤7，重复步骤4‑6，依次完成多根单管对硅片的镀膜；步骤8，分析每一根单管镀膜后的镀膜效果。根据本发明实施例提供的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，能够可以精确检测每根单管的镀膜效果，快速找出镀膜异常的单管，解决了板式PECVD设备检修发现问题用时久。

Description

一种板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法

技术领域

本发明主要涉及光伏电池领域，具体涉及一种板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法。

背景技术

目前，板式PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)是太阳能电池制作过程中重要的一道工序，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，由于石英单管之间反应气体氨气和硅烷流量的不同，加上温度、时间的区别，导致电池片镀膜的颜色、膜厚和折射率有差异，电池片的镀膜效果不一致，达不到设计要求，同时影响了电池转换效率。

沉积氮化硅薄膜时，板式PECVD机台反应仓中每根管对应一套独立的镀膜系统(石英管、氨气气路、硅烷气路、氨气流量、硅烷流量、电源)，每根管的镀膜出现异常都会影响整体的镀膜效果。传统对板式PECVD设备进行检修的主要方式是：凭借经验对设备进行维修，也就是打开反应仓进行清理并查找问题，这种检测方式不能精准的判断具体哪根石英管在镀膜过程中出现了异常影响整体镀膜效果，发现问题用时过长，会造成产量降低，进而导致生产成本升高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，可精确检测每根单管的镀膜效果，可以快速检验出镀膜异常位置，针对性解决了板式PECVD设备检修问题排查难，用时久，导致产量降低，成本升高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，包括：

步骤1，对板式PECVD设备中的反应仓进行检漏，以确保反应仓无漏点；

步骤2，设定所述反应仓的镀膜的反应条件的参数值，以及设定所述单管镀膜时的反应条件的参数值，所述反应仓的反应条件的参数值和所述单管的反应条件的参数值符合镀膜的参数要求；

步骤3，在石墨框为空的状态时，运行所述反应仓和所述单管，将所述石墨框传入至所述反应仓，并从所述反应仓内输出，并等待所述反应仓和所述单管的反应条件的参数值稳定；

步骤4，测试第一根所述单管，关闭其余所述单管的运行，保持第一根所述单管处于镀膜的运行状态，且所述单管的反应条件的参数值不变，调整用于运输所述石墨框传输带的运行速度；

步骤5，重复步骤3；

步骤6，将第一根所述单管对应的一排所述石墨框上的一排子框格装上待镀膜硅片，将所述待镀膜硅片送入所述反应仓进行镀膜；

步骤7，重复步骤4-6，依次完成余下单管对硅片的镀膜；

步骤8，分析每一根单管镀膜后的硅片，以判断每根单管的镀膜效果。

优选地，分析每一根单管镀膜后的硅片，包括：

对经过每一根单管镀膜后的硅片进行检测，以确定每一根单管的是否满足镀膜的要求。

优选地，对经过每一根单管镀膜后的硅片进行检测，以确定每一根单管的是否满足镀膜的要求，包括：

将硅片镀膜的厚度与标准值比较，判断是否符合镀膜标准；

将硅片镀膜的折射率与标准值比较，判断是否符合镀膜标准。

优选地，当测量得到的所述硅片的镀膜的厚度和折射率中的至少一项不满足镀膜的要求时，则该硅片对应的单管异常，并进行检修。

优选地，所述对板式PECVD设备中的反应仓进行检漏包括：

关闭所述反应仓，将所述反应仓内抽真空，当所述反应仓的内压力低于第一压力值后停止抽真空；

测试所述反应仓的压力，计算出漏率值，若所述漏率值大于等于第一漏率值，排查所述反应仓的漏气位置，直至确定反应仓无漏点，其中所述反应仓无漏点表征所述反应仓的漏率值小于所述第一漏率值。

优选地，所述第一压力值为0.05mbar。

优选地，所述反应仓的第一漏率值为0.75mbar*L/S。

优选地，所述反应仓的反应条件的参数值为：

所述反应仓的第二压力值为0.2～0.3mbar；

所述反应仓的第一温度值为300～500℃；

所述反应仓运行的第一带速为200～300cm/min。

优选地，所述单管的反应条件的参数值为：

所述单管氨气流量的第一流量为500～700sccm；

所述单管硅烷流量的第二流量为100～300sccm；

所述单管相位的第一相位为50；

所述单管功率的第一功率为3000～4000W。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

根据本发明实施例的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，能够可以精确检测每根单管的镀膜效果，快速找出镀膜异常的单管，避免加工时硅片镀膜异常，针对性解决了板式PECVD设备检问题排查难，用时久，导致产量降低，成本升高的问题，有效的提高生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法的流程图。

具体实施方式

下面首先结合附图具体描述根据本发明第一方面实施例的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法。

如图1所示，根据本发明实施例的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，包括以下步骤：

步骤S1，对板式PECVD设备中的反应仓进行检漏，以确保反应仓无漏点。其中，如果反应仓有漏点，先排查反应仓的漏气位置，并进行设备修理，如果反应仓没有漏点，继续下面步骤，通过单管对硅片镀膜，并检测硅片的镀膜效果。

步骤S2，设定反应仓的反应条件的参数值，以及设定单管的反应条件的参数值，反应仓的反应条件的参数值和单管的反应条件的参数值符合镀膜的参数要求。可以理解的是，为了得到准确的每根单管镀膜效果的比较结果，在不同单管进行镀膜反应时，应该设定反应仓的反应条件的参数值一致，且单管的反应条件的参数值与其他单管相同，避免了硅片镀膜时反应条件不同造成镀膜检测结果不准确，检修设备时产生误判。

步骤S3，在石墨框为空的状态时，将石墨框传入至反应仓，并从反应仓内输出，并等待反应仓和单管的反应条件的参数值稳定。也就是说，在上一步骤设定好反应仓和单管的反应条件的参数值后，不需要将硅片装入石墨框，而是将空的石墨框传入至反应仓内，停留1.5-2.5分钟后，将石墨框输出反应仓，其中，石墨框以1500～2000cm/min的速度输出反应仓。由此，保证了硅片镀膜时反应仓和单管的反应条件一致。

步骤S4，测试第一根单管，关闭其余单管的运行，保持第一根单管处于镀膜的运行状态，且该单管的反应条件的参数值不变，调整用于运输所述石墨框的传输带的运行速度。其中，第一根单管的反应条件的参数值与步骤2设定的一致，减慢所述石墨框的传输速度为40～60cm/min，这样，可以保证单管对石墨框中装的硅片镀膜充分，避免了石墨框运行速度过快造成的硅片镀膜不充分。

步骤S5，重复步骤S3。也就是说，每测试完一根单管，需要重新将空的石墨框传入至反应仓内，停留1.5-2.5分钟后，将石墨框输出反应仓，等待反应仓和单管的反应条件的参数值稳定，即达到相同的镀膜反应条件，再进行下面步骤的测试，避免了不同的镀膜反应条件下取得镀膜结果的分析不准确。

步骤S6，将第一根所述单管对应的所述石墨框上的一排子框格装上待镀膜硅片，将待镀膜硅片送入反应仓进行镀膜。其中，石墨框是框架结构，其放置硅片的位置是镂空的，如果石墨框的第二排不放硅片，硅片在镀膜时，反应气体从镂空的位置流通到第一排待镀膜硅片上面会对第一排硅片镀膜效果产生影响。为了确保第一根单管的镀膜效果，可以将除第一排对应的一排子框格装满硅片外，其相邻的一排也可以装满硅片，以防止镀膜结果偏差，例如，可以选择5*10规格的石墨框，在石墨框的前两行装满硅片，每一行装5片硅片，一共是10片硅片，将硅片和石墨框传入反应仓，进行硅片镀膜。

步骤S7，重复步骤S4-S6，依次完成余下单管对硅片的镀膜。其中，每完成一根单管对硅片的镀膜测试，都要将已经镀膜的硅片从石墨框中取出，重新空运行一遍石墨框，等待反应仓和单管的反应条件的参数值稳定后，在石墨框上一次装硅片的位置装入待镀膜的硅片，再将石墨框和待镀膜的硅片传入反应仓进行下根单管镀膜测试。

步骤S8，分析每一根单管镀膜后的硅片的镀膜效果。其中，可以使用椭偏仪进行inline测试得到硅片的镀膜结果，在分析硅片的镀膜结果时，分析5*10规格的石墨框装的第一行硅片。

由此，本发明实施例的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，通过改变花篮在水中和水上的倾斜角度，能够可以精确检测每根单管的镀膜效果，快速找出镀膜异常的单管，避免加工时硅片镀膜异常，针对性解决了板式PECVD设备检修发现问题用时久，导致产量降低，成本升高的问题，有效的提高生产效率。

根据本发明的一个实施例，分析每一根单管镀膜后的硅片的镀膜效果，包括：

对经过每一根单管镀膜后的硅片进行检测，以确定每一根单管的是否满足镀膜的要求。其中，可以对镀膜后的硅片采用inline测试，得到硅片镀膜后的膜厚和折射率结果。

根据本发明的一个实施例，对经过每一根单管镀膜后的硅片进行检测，以确定每一根单管的是否满足镀膜的要求，包括：

将硅片镀膜的厚度与标准值比较，判断是否符合镀膜标准。

将硅片镀膜的折射率与标准值比较，判断是否符合镀膜标准。

根据本发明的一个实施例，当测量得到的硅片的镀膜的厚度和折射率中的至少一项不满足镀膜的要求时，则该硅片对应的单管异常，并进行检修。

根据本发明的一个实施例，对板式PECVD设备中的反应仓进行检漏包括：

关闭反应仓，将反应仓内抽真空，当反应仓的内压力低于第一压力值后停止抽真空。其中，第一压力值为0.05mbar，当反应仓的内压力低于0.05mbar后停止抽真空，此时，反应仓满足真空条件。

测试反应仓的压力，计算出漏率值，若漏率值大于等于第一漏率值，排查反应仓的漏气位置，直至确定反应仓无漏点，其中反应仓无漏点表征反应仓的漏率值小于第一漏率值。其中，当反应仓的真空满足要求后，可以通过BMI测试反应仓的漏率值，反应仓的第一漏率值为0.75mbar*L/S，当反应仓的漏率值小于0.75mbar*L/S时，代表设备的反应仓密封正常，可以进一步设定镀膜反应条件的参数值。

优选地，反应仓的反应条件的参数值为：

反应仓的第二压力值为0.2～0.3mbar；

反应仓的第一温度值为300～500℃；

反应仓运行的第一带速为200～300cm/min。

优选地，单管的反应条件的参数值为：

单管氨气流量的第一流量为500～700sccm；

单管硅烷流量的第二流量为100～300sccm；

单管相位的第一相位为50；

单管功率的第一功率为3000～4000W。

下面结合具体实施例，对本申请的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法进行详细的说明。选择设有6根单管的板式PECVD设备和5*10规格的石墨框。

本申请的采用椭偏仪(型号：FilmTek SE)进行inline测试，以测取膜的厚度和折射率。

1)关闭设备的反应仓，开始抽真空，当反应仓压力低于0.05mbar后停止抽真空，当反应仓的真空满足要求后开始BMI测试反应仓的漏率值，5分钟后测试反应仓的漏率值低于0.75mbar*L/S，则判断反应仓的密封性满足要求满足要求，，继续进行后面的检测步骤，若反应仓的漏率值异常，直接排查反应仓漏气的位置。

2)，打开反应仓，设定反应仓的反应条件的参数值为：反应仓的压力0.3mbar，温度500℃，运行带速300cm/min，设定每根单管的反应条件的参数值为：氨气流量500sccm，硅烷流量300sccm，相位50，功率4000W。

3)，空运行一遍石墨框，等待设备的各项反应条件的参数值稳定。

4)，测试第一根管单管：关闭第2～6根单管对应氨气、硅烷及功率的设定，保留第一根单管的参数值设定同步骤中设定要求，反应仓的运行带速调整为60cm/min。

5)，重复步骤103。

6)，以5*10石墨框为例，将一个正常使用的石墨框前两行装满硅片(共10片)，检查装好后传入反应仓完成硅片镀膜。

7)，完成硅片镀膜后，石墨框输出反应仓，取出石墨框中第一行5片硅片按照1～5的顺序排列并使用椭偏仪进行inline测试，得到5片硅片镀膜的厚度和折射率。

8)，重复步骤104-107完成其余单管的镀膜测试。

下表数据为对各个单管镀膜后的硅片进行inline测试的结果：

表1

表1得到6组单管镀膜的镀膜结果记录，可以看出，第二组数据和第三组结果，inline测试得到的硅片镀膜后的膜厚、折射率的平均值与其它单管的膜厚、折射率的平均值比较，结果偏小，且数值偏差较大，就可以进一步检查第二根和第三根单管，发现该单管实际通入的气体氨气和硅烷流量异常，进一步进行设备维修后，该单管通入的气体氨气和硅烷流量正常，设备就可以正常进行硅片镀膜加工了。

本发发明的技术范围并不局限于说明书上所提到的单管数量及石墨框型号，其他4根管板式PECVD设备、8根管板式PECVD设备、4*6规格的石墨框、5*6规格的石墨框等均可使用本发明实施例的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法进行检测。

根据本发明实施例的板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，能够可以精确检测每根单管的镀膜效果，快速找出镀膜异常的单管，避免加工时硅片镀膜异常，针对性解决了板式PECVD设备检修发现问题用时久，导致产量降低，成本升高的问题，有效的提高生产效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种板式PECVD设备中单管镀膜效果的检测方法，其特征在于，包括：

步骤1，对板式PECVD设备中的反应仓进行检漏，以确保反应仓无漏点；

步骤2，设定所述反应仓的镀膜的反应条件的参数值，以及设定所述单管镀膜时的反应条件的参数值，所述反应仓的反应条件的参数值和所述单管的反应条件的参数值符合镀膜的参数要求；

步骤3，在石墨框为空的状态时，运行所述反应仓和所述单管，将所述石墨框传入至所述反应仓，并从所述反应仓内输出，并等待所述反应仓和所述单管的反应条件的参数值稳定；

步骤4，测试第一根所述单管，关闭其余所述单管的运行，保持第一根所述单管处于镀膜的运行状态，且所述单管的反应条件的参数值不变，调整用于运输所述石墨框的传输带的运行速度；

步骤5，重复步骤3；

步骤6，将第一根所述单管对应的所述石墨框上的一排子框格装上待镀膜硅片，将所述待镀膜硅片送入所述反应仓进行镀膜；

步骤7，重复步骤4-6，依次完成余下单管对硅片的镀膜；

步骤8，分析每一根单管镀膜后的硅片，以判断每根单管的镀膜效果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分析每一根单管镀膜后的硅片，包括：

对经过每一根单管镀膜后的硅片进行检测，以确定每一根单管的是否满足镀膜的要求。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对经过每一根单管镀膜后的硅片进行检测，以确定每一根单管的是否满足镀膜的要求，包括：

将硅片镀膜的厚度与标准值比较，判断是否符合镀膜标准；

将硅片镀膜的折射率与标准值比较，判断是否符合镀膜标准。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

当测量得到的所述硅片的镀膜的厚度和折射率中的至少一项不满足镀膜的要求时，则该硅片对应的单管异常，并进行检修。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对板式PECVD设备中的反应仓进行检漏包括：

关闭所述反应仓，将所述反应仓内抽真空，当所述反应仓的内压力低于第一压力值后停止抽真空；

测试所述反应仓的压力，计算出漏率值，若所述漏率值大于等于第一漏率值，排查所述反应仓的漏气位置，直至确定反应仓无漏点，其中所述反应仓无漏点表征所述反应仓的漏率值小于所述第一漏率值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一压力值为0.05mbar。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反应仓的第一漏率值为0.75mbar*L/S。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述反应仓的反应条件的参数值为：

所述反应仓的第二压力值为0.2～0.3mbar；

所述反应仓的第一温度值为300～500℃；

所述反应仓运行的第一带速为200～300cm/min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单管的反应条件的参数值为：

所述单管氨气流量的第一流量为500～700sccm；

所述单管硅烷流量的第二流量为100～300sccm；

所述单管相位的第一相位为50度，所述单管相位用于表示单管的方向；

所述单管功率的第一功率为3000～4000W。

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