CN117440589A - 一种用于石墨舟干法清洗的装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于石墨舟干法清洗的装置及使用方法，装置包括反应室，反应室具有用于容纳石墨舟的反应腔，反应腔内设有偏置电极板和线圈盒，线圈盒的底板为介质板，介质板上分布有多个第一匀气孔，线圈盒内空间构成线圈腔，线圈腔内设有电感耦合线圈，电感耦合线圈的投影区域覆盖石墨舟，反应室的顶盖上设有与线圈腔连通的第一进气管。本发明采用电感耦合线圈产生等离子源对石墨舟进行清洗，电感耦合线圈的投影区域完全覆盖石墨舟，使得等离子体反应作用范围大，而且分布均匀，可以实现对石墨舟表面均匀清洗。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产设备技术领域，具体而言，涉及一种用于石墨舟干法清洗的装置及使用方法。
背景技术
隧穿氧化硅钝化接触(TOPCon)电池是一种光伏晶硅电池，近年来，由于其高转换效率、低衰减性能、高量产性价比等明显优势，受到产业的广泛认可。从结构上来看，TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触技术，其典型电池结构包括晶硅衬底，在晶硅衬底背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合。
目前，TOPCon太阳能电池的超薄氧化硅和掺杂多晶硅通常采用管式PECVD制备，生产过程需要用到晶硅电池片的承载物——石墨舟。在PECVD工艺制备过程中，石墨舟进入PECVD反应腔体内，其表面也会沉积氧化硅和掺杂多晶硅薄膜。而高掺杂多晶硅具有弱导电，当薄膜达到一定厚度，会对石墨舟上互为正负极的舟叶间电阻值产生影响，进入影响PECVD沉积反应生长速率，导致电池片生产工艺的稳定性下降。因此，石墨舟在使用过一段时间后，需要进行清洗处理，去除表面沉积的氧化硅和掺杂多晶硅材料。
针对石墨舟的清洗，目前存在湿法清洗和干法清洗两种方式。湿法清洗就是将需要将石墨舟上各部件拆分开，浸泡于酸或碱性清洗液中，这种方法存在清洗用时较长，效率低下，操作不便，容易损坏石墨舟，清洗液会产生污染等问题。为克服湿法清洗工艺的不足，专利CN115954406A提出了一种干法刻蚀工艺，通过对内置有石墨舟的工艺腔体输入经远程微波等离子体系统作用产生的等离子体，并通过交变电场驱动等离子体轰击石墨舟，以清除石墨舟上沉积的薄膜。但该技术通过远程微波等离子体系统产生等离子体，工艺腔体内只有一个等离子体输入源，等离子体作用范围有限，等离子体的密度小且分布不均匀，而石墨舟本身尺寸较大，结构复杂，因此现有的干法刻蚀设备对于石墨舟体表面清洗效率低，清洗效果不佳。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的问题是如何提高石墨舟干法清洗腔体内的等离子体密度和分布均匀性，提高石墨舟清洗效率，实现复杂结构表面均匀、有效清洗。
为解决上述问题，本发明一方面提供一种用于石墨舟干法清洗的装置，包括反应室，所述反应室具有用于容纳石墨舟的反应腔，所述反应腔内设有至少一块偏置电极板，各所述偏置电极板上设有用于支撑所述石墨舟的绝缘块，所述反应室包括顶盖，所述反应室内设有线圈盒，所述顶盖覆盖所述线圈盒的顶部开口，所述顶盖与所述线圈盒的顶部密封连接，所述线圈盒的侧壁与所述顶盖密封连接，所述线圈盒的底板为介质板，所述介质板上分布有多个第一匀气孔，所述线圈盒内空间构成线圈腔，所述线圈腔内设有电感耦合线圈，所述电感耦合线圈的投影区域覆盖所述石墨舟，所述顶盖上设有与所述线圈腔连通的第一进气管。
相对于现有技术，本发明采用电感耦合线圈产生等离子源对石墨舟进行清洗，其具有刻蚀速率快、选择比高、各向异性高、刻蚀损伤小、大面积均匀性好、刻蚀断面轮廓可控性高和刻蚀表面平整光滑等优点；电感耦合线圈的投影区域完全覆盖石墨舟，使得等离子体反应作用范围大，而且分布均匀，可以实现对石墨舟表面均匀清洗；偏置电极板设置在石墨舟下方，有利于等离子体穿透石墨舟高度方向的全部空间，提高清洗效率和均匀性；电感耦合线圈设置在线圈腔，反应气体从线圈腔进入反应腔，可以通过调节进气流量使线圈腔和反应腔产生压差，线圈腔保持相对高的压力，可以避免电感耦合线圈附近产生衍生等离子体，提高了工作效率，保持等离子激发的长期稳定性。
进一步地，所述反应室内设有排气导气部件，所述排气导气部件设置在所述偏置电极板的下方，所述排气导气部件上设有多个开口朝上的排气口，所述排气导气部件的投影区域覆盖所述石墨舟，所述排气导气部件与设置在所述反应室的外部的真空装置连接。设置排气导气部件可以控制反应腔内的流场方向，使等离子激发的气体活性基团穿透石墨舟全部高度，提高高度方向的清洗均匀效果。
进一步地，所述线圈盒的材质为低介电系数且不会与反应气体发生反应的材料，例如陶瓷。线圈盒采用低介电系数的陶瓷材料制成，可以避免电磁场干扰，且不会阻挡电磁感应耦合。
进一步地，所述电感耦合线圈的布线结构选自两端电极闭合的回字螺旋结构、两端电极闭合的蛇形结构、两端电极不闭合的梳齿形结构中的一种，所述电感耦合线圈中相邻的平行线之间的距离为10～200mm。设计特定的电感耦合线圈结构，在大范围内可以产生分布均匀的等离子体；相邻线圈在作用范围内需要具有一定距离，避免相互干扰。
进一步地，所述偏置电极板(6)设置在所述反应室(1)的底部，所述偏置电极板(6)与所述反应室(1)的腔壁绝缘，所述偏置电极板(6)的馈入电源选自恒压直流电源、脉冲直流电源、1KHz～40KHz中频电源中的一种。
本发明另一方面提供一种上述用于石墨舟干法清洗的装置的使用方法，包括以下步骤：将石墨舟送入反应腔内，安装在偏置电极板上方，对偏置电极板施加偏置电压，从第一进气管向线圈腔通入反应气体，控制反应腔内压力为1～300Pa，线圈腔内压力比反应腔内压力高500～101000pa，反应气体在电感耦合线圈形成的电场电离作用下产生等离子体，对石墨舟进行等离子体清洗。
上述方法将反应气体通入线圈腔，再从介质板上的第一匀气孔进入反应腔，控制反应腔内压力满足最佳等离子激发条件；而线圈腔内保持高压，线圈附近的气体若被电离后会导致相邻线圈通过气体电离后的等离子体导通，使得线圈的电感作用减弱甚至消失，因此线圈腔保持相对高的压力，可以避免线圈附件产生衍生等离子体，提高了电源功率的有效利用率，同时可以保持线圈的电感特性，避免等离子控制的不稳定因素；另外还可以避免线圈被等离子体活性基团腐蚀，保持等离子激发的长期稳定性。
本发明另一方面提供一种用于石墨舟干法清洗的装置，其在上述装置的基础上进行改进，所述反应室内设有匀气盒，所述顶盖覆盖所述匀气盒的顶部开口，所述匀气盒的侧壁与所述顶盖密封连接，所述匀气盒的底板为匀气板，所述匀气板上分布有多个第二匀气孔，所述匀气盒内空间构成匀气腔，所述线圈盒位于所述匀气腔内，所述顶盖上设有第二进气管，所述第二进气管穿过所述介质板与所述匀气腔连通，所述第二进气管内空间与所述线圈腔隔绝。
加入匀气盒可以优化气体在反应区域扩散的均匀性，实现在石墨舟长度和宽度方向的反应气体活性自由基的均匀分布。
进一步地，所述介质板和所述匀气板平行，所述第一匀气孔和所述第二匀气孔错位设置，由此可以避免通过第一匀气孔的气体直接从第二匀气孔流出，提高匀气效果。
进一步地，所述介质板上各所述第一匀气孔的孔径总和小于所述匀气板上各所述第二匀气孔的孔径总和，所述第一匀气孔的孔径为0.1～5mm，所述第二匀气孔的孔径为1～30mm。通过开孔数量和孔径配合使得线圈腔与匀气腔可以产生足够的压差，有利于实现线圈腔高压控制；第一匀气孔上下的压差较第二匀气孔的上下压差大，使得介质板具有更好的匀气能力，在节省反应气的同时又能达到很好的匀气效果。
进一步地，所述匀气板的材质选自不锈钢、铝、铝合金中的一种。匀气板除了起到匀气作用外，还可以作为屏蔽层屏蔽电感激发的容性阻抗；匀气板具有导电性，可以使得在匀气腔内产生的等离子体，其中带电荷粒子在通过具有导电性的匀气板时，其中带电荷部分粒子会被导电性材料吸引碰撞中和后形成仍带有活性的中性粒子，中性粒子对石墨舟进行的反应主要为化学作用，而基本没有带电粒子的轰击作用，这种方式可以减少清洗反应在石墨舟高度方向的轰击作用的差异，提高清洗均匀性。
进一步地，所述匀气盒的侧壁与所述线圈盒的侧壁之间的距离小于3mm，所述介质板的厚度小于10mm。匀气盒的侧壁与线圈盒的侧壁之间的距离小，可以防止产生衍生等离子体；介质板的厚度小，有利于提高匀气腔内气体激发所形成的等离子体密度，提高等离子体活性基团的活性及存续寿命，从而提高反应效率，节省反应气体和缩短反应时间。
本发明另一方面提供一种上述用于石墨舟干法清洗的装置的使用方法，包括以下步骤：将石墨舟送入反应腔内，安装在偏置电极板上方，对偏置电极板施加偏置电压，从第一进气管向线圈腔通入反应气体，从第二进气管向匀气腔通入反应气体，控制匀气腔内压力为1～300Pa，反应腔内压力为1～300Pa，线圈腔内压力比匀气腔内压力高500～101000pa，反应气体在匀气腔内被其电感耦合线圈形成的电场电离产生等离子体，等离子体在通过具有导电性的匀气板时，其中带电荷部分粒子被中和电荷，形成仍带有活性的中性粒子，中性粒子对石墨舟进行均匀清洗。
反应腔、匀气腔和线圈腔的压力分别控制，线圈腔内保持高压，避免产生衍生等离子体，提高线圈工作效率和稳定性，匀气腔内压力控制在最佳等离子激发压力，介质板上下压差大，各第一匀气孔的气体通量受进气口的空间位置影响小，高压气体进入低压区后发生扩散效应，扩散速度很快，由匀气板实现二次匀气，干扰气体单一方向扩散的速度，提高横向扩散效果，起到对石墨舟长度和宽度方向的匀气作用，从而实现石墨舟表面均匀清洗效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1)本发明采用电感耦合线圈产生等离子源对石墨舟进行清洗，电感耦合线圈完全的投影区域完全覆盖石墨舟，使得等离子体反应作用范围大，而且分布均匀，可以实现对石墨舟表面均匀清洗，清洗效率高。
2)本发明在石墨舟下方的偏置电极板，以吸引等离子体在石墨舟表面轰击，相对于直接在石墨舟上施加电压，该技术方案有利于使等离子体穿透石墨舟高度方向的全部空间，提高清洗反应速率，实现表面均匀清洗。
3)本发明在偏置电极板下方设置排气导气部件，可以控制反应腔内的流场方向，使等离子激发的气体活性基团穿透石墨舟全部高度，提高高度方向的清洗均匀效果。
4)本发明将电感耦合线圈设置在线圈盒内，通过调节进气流量控制线圈腔和反应腔内压力，线圈腔内保持高压，从而避免电感耦合线圈附近产生衍生等离子体，提高了电感线圈能量输送给介质板下气体的能量转换效率，保持等离子激发的长期稳定性。
5)本发明在反应腔内设置匀气盒，将线圈盒设置在匀气盒内，干扰气体单一方向扩散的速度，提高横向扩散效果，起到对石墨舟长度和宽度方向的匀气作用，同时大幅度减少等离子体中带电粒子的轰击作用，减少清洗反应在石墨舟高度方向的轰击作用的梯度差异，实现石墨舟体表面均匀、有效清洗。
附图说明
图1为本发明实施例中用于石墨舟干法清洗的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中电感耦合线圈的布置结构示意图；
图3为本发明另一实施例中电感耦合线圈的布置结构示意图；
图3为本发明另一实施例中电感耦合线圈的布置结构示意图；
图4为本发明另一实施例中用于石墨舟干法清洗的装置的结构示意图；
图5为本发明另一实施例中用于石墨舟干法清洗的装置的结构示意图；
图6为本发明另一实施例中线圈盒和匀气盒的位置示意图。
附图标记说明：
1-反应室，11-反应腔，12-顶盖，13-第一端盖，14-第二端盖，2-线圈盒，21-线圈腔，22-介质板，23-第一匀气孔，3-电感耦合线圈，31-射频电源，4-匀气盒，41-匀气腔，42-匀气板，43-第二匀气孔，51-第一进气管，52-第二进气管，6-偏置电极板，61-绝缘块，62-馈入电源，7-排气导气部件，71-排气口，72-真空装置，8-石墨舟。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1所示，本发明的实施例提供一种用于石墨舟干法清洗的装置，包括反应室1，反应室1具有用于容纳石墨舟8的反应腔11。反应室1为长方体形结构或近似长方体形结构，其顶部设有顶盖12，长度方向的两侧设有可启闭的第一端盖13和第二端盖14，石墨舟8适于从第一端盖13一侧进入反应腔11。
反应腔11内设有偏置电极板6，偏置电极板6设置在反应室1的底部，其与反应室1的腔壁绝缘。偏置电极板6上设有用于支撑石墨舟8的绝缘块61，偏置电极板6与设置在反应腔11外部的馈入电源62电连接，由此可以对偏置电极板6施加偏置电压，使偏置电极板6相对于等离子体带有电位差，以吸引等离子体轰击位于偏置电极板6上方的石墨舟8，提高清洗反应速率，偏置电极板6与石墨舟8的设置方式这样有利于等离子体穿透石墨舟8高度方向的全部空间，实现表面均匀清洗。
本实施例中，偏置电极板6的数量为一块，馈入电源62为恒压直流电源。在其他实施例中，偏置电极板6的数量可以为多块，馈入电源62可以选用脉冲直流电源、1KHz～40KHz中频电源等。
反应室1内设有排气导气部件7，排气导气部件7设置在偏置电极板6的下方，排气导气部件7上设有多个开口朝上的排气口71，排气导气部件7的投影区域覆盖所述石墨舟8，排气导气部件7的一端穿过第二端盖14与外部真空装置72连接，排气导气部件7可以控制反应腔11内的流场方向，使等离子激发的气体活性基团穿透石墨舟8全部高度，提高高度方向的清洗均匀效果。优选地，排气导气部件7中各排气口71的孔径可以相同也可以差异化设计，对等离子体清洗反应起局部修正作用，实现复杂结构表面均匀清洗。
反应室1内设有线圈盒2，线圈盒2为顶部开口的长方体盒体，线圈盒2内空间构成线圈腔21，线圈盒2的侧壁与反应室1的顶盖12密封连接，顶盖12覆盖线圈盒2的顶部开口。线圈腔21内设有电感耦合线圈3，电感耦合线圈3与外部射频电源31连接，通电后可以形成电场，将反应气体电离产生等离子体。采用电感耦合的方式产生等离子体清洗石墨舟8表面附着的硅材料，具有清洗速率快、选择比高、刻蚀损伤小、大面积均匀性好、轮廓可控性高和刻蚀表面平整光滑等优点。电感耦合线圈3的投影区域完全覆盖石墨舟8，使得等离子体反应作用范围大，而且分布均匀，有利于实现对石墨舟8表面均匀清洗。
本实施例中，顶盖12上设有与线圈腔21连通的第一进气管51，线圈盒2的底板为介质板22，介质板22上分布有多个第一匀气孔23，第一匀气孔23的尺寸较小，优选孔径为0.1～5mm。反应气体从第一进气管51进入线圈腔21，再经过介质板22，介质板22能起到匀气作用，有利于反应腔11内等离子体均匀分布。并且线圈腔21与反应腔11具有压差，可以通过调节进气流量控制线圈腔21和反应腔11压力，线圈腔21保持相对高的压力，可以避免电感耦合线圈3附近产生衍生等离子体，提高了工作效率，保持等离子激发的长期稳定性。优选地，反应室1设置第一压力计和第二压力计，分别用于检测反应腔11的压力和用线圈腔21的压力，便于准确控制压力。
本实施例中，线圈盒2为一体成型结构，材质为低介电系数且不会与反应气体发生反应的材料，如陶瓷，优选氧化铝、氮化铝、氮化硼等。采用低介电系数的材料制成，可以避免电磁场干扰，且不会阻挡电磁感应耦合。
如图2所示，本实施例中电感耦合线圈3的布线结构为两端电极闭合的回字螺旋结构，在大范围内可以产生分布均匀的等离子体。控制电感耦合线圈3中相邻的平行线之间的距离为10～200mm，保证电感耦合线圈3覆盖区域能形成稳定电场，避免相互干扰。
结合图3所示，在另一实施例中，电感耦合线圈3的布线结构为两端电极闭合的蛇形结构，其相邻的平行线之间的距离为100～200mm，能够提供更加均匀稳定的电场。
结合图4所示，在另一实施例中，电感耦合线圈3的布线结构为两端电极不闭合的梳齿形结构，其相邻的平行线之间的距离为10～200mm，能够提供更加均匀稳定的电场。
使用上述实施例的装置清洗石墨舟8，其工作流程如下：
S1、将石墨舟8送入反应腔11内，安装在偏置电极板6上方，偏置电极板6上的绝缘块61与石墨舟8底部接触形成绝缘设置，对偏置电极板6施加偏置电压，以恒压直流电源为例，偏置电压一般设置为20～1500V。
S2、真空装置72启动，通过排气导气部件7将反应腔11内抽真空至设定值，通过监控真空度变化情况来检测反应腔11是否泄露，确认反应腔11无泄漏后进行后续步骤。
S3、从第一进气管51向线圈腔21通入反应气体，反应气体包括含氟气体和载气，含氟气体包括三氟化氮、四氟化碳、六氟化硫等，载气包括氩气、氢气、氧气、二氧化碳等。反应气体的气体流量范围优选为1～20SLM，控制反应腔11内压力为1～300Pa，线圈腔21内压力比反应腔11内压力高500～101000pa。射频电源31控制电感耦合线圈3的电离功率为1～10KW，反应气体在电感耦合线圈3形成的电场电离作用下产生等离子体，对石墨舟8进行第一阶段等离子体清洗。
S4、待第一阶段等离子体清洗达到设定时间后，优选范围为600～10000S，再调整电感耦合线圈3电离功率，进行第二阶段清洗。第二阶段清洗的电离功率较低，反应气体的气体流量、比例设置也与第一阶段不同。第二阶段等离子体清洗主要针对局部沉积物仍然较厚的位置进行补偿性清洗，而沉积物清洗完成或较薄的部位，由于石墨舟8本体为石墨材质，其反应会进入自限制阶段，从而可以完成对大尺寸、复杂结构的石墨舟8各部位均匀化清洗。
S5、清洗完成，关闭射频电源31，反应腔11通入氮气或惰性气体吹扫，可以进行多次吹扫、抽真空循环，保证反应腔11内的反应气体被排除干净。清洗结束，开启第一端盖13，取出清洗完的石墨舟8。
上述方法在清洗阶段，将反应气体通入线圈腔21，再从介质板22上的第一匀气孔23进入反应腔11，控制反应腔11内压力满足最佳等离子激发条件；而线圈腔21内保持高压，可以避免线圈附件产生衍生等离子体，提高了电源功率的有效利用率，同时可以保持线圈的电感特性，避免等离子控制的不稳定因素；另外还可以避免线圈被等离子体活性基团腐蚀，保持等离子激发的长期稳定性。上述清洗方法有较强轰击作用，针对石墨舟高度尺寸较小的情况，轰击作用可以大大提高反应速度。
结合图5和图6所示，本发明的另一实施例提供一种结构改进的用于石墨舟干法清洗的装置，与上述实施例不同之处在于，反应室1内还设有匀气盒4，匀气盒4为顶部开口的长方体盒体，其尺寸略大于线圈盒2，匀气盒4内空间构成匀气腔41，线圈盒2位于匀气腔41内。匀气盒4的侧壁与线圈盒2的侧壁之间的距离小于3mm，可以防止产生衍生等离子体。反应室1的顶盖12与匀气盒4的侧壁密封连接，顶盖12覆盖匀气盒4的顶部开口。匀气盒4的底板为匀气板42，匀气板42上分布有多个第二匀气孔43，设置匀气盒4可以干扰从第一匀气孔23流出的反应气体，降低其在单一方向扩散的速度，有利于与使石墨舟8长度和宽度方向分布的气体和等离子体更加均匀。
顶盖12上设有与匀气腔41连通的第二进气管52，反应室1设有用于检测匀气腔41压力的第三压力计。可以通过第二进气管52向匀气腔41内通入反应气体，使匀气腔41和反应腔11内压力控制更加准确。
本实施例中，第二匀气孔43的孔径大于第一匀气孔23的孔径，优选为1～30mm，由于线圈腔21底部的第一匀气孔23孔径较小，且第一匀气孔23上下的压差较第二匀气孔43的上下压差大，使得介质板22具有更好的匀气能力，在节省反应气的同时又能达到很好的匀气效果。介质板22上各第一匀气孔23的孔径总和小于匀气板42上各第二匀气孔43的孔径总和，这样介质板22的气体通量小于匀气板42的气体通量，通过开孔数量和孔径配合使得线圈腔21与匀气腔41可以产生足够的压差，有利于实现线圈腔21高压控制。同时第一匀气孔23和第二匀气孔43错位设置，避免从第一匀气孔23流出的气体直接通过第二匀气孔43，保证匀气板42能起到二次匀气的效果。
优选地，匀气板42的材质选自不锈钢、铝、铝合金中的一种。匀气板42除了起到匀气作用外，还可以作为屏蔽层屏蔽电感激发的容性阻抗。
优选地，介质板22的厚度小于10mm，有利于提高匀气腔41内气体激发所形成的等离子体密度，提高等离子体活性基团的活性及存续寿命，从而提高反应效率，节省反应气体和缩短反应时间。
使用上述实施例结构改进的装置清洗石墨舟8，其工作流程与第一个实施例基本相同，主要区别在于步骤S3和S4的清洗阶段通入反应气体的方式。本实施例在清洗阶段对第一进气管51和第二进气管52同时通入反应气体，两根进气管的流量可以相同，也可以不同，重点在于压力控制，控制匀气腔41内压力为1～300Pa，反应腔11内压力为1～300Pa，线圈腔21内压力比匀气腔41内压力高500～101000pa。反应气体在匀气腔41内被电感耦合线圈3形成的电场电离产生等离子体，等离子体在通过具有导电性的匀气板42时，其中带电荷部分粒子被中和电荷，形成仍带有活性的中性粒子，中性粒子对石墨舟8进行均匀清洗。该清洗方式没有轰击作用，针对石墨舟高度尺寸较大的情况，中性粒子完全沉浸整个反应腔11，可以提高清洗均匀性。反应腔11、匀气腔41和线圈腔21的压力分别控制，线圈腔21内保持高压，避免产生衍生等离子体，提高线圈工作效率和稳定性，匀气腔41内压力控制在最佳等离子激发压力，介质板22上下压差大，各第一匀气孔23的气体通量受进气口的空间位置影响小，高压气体进入低压区后发生扩散效应，扩散速度很快，由匀气板42实现二次匀气，干扰气体单一方向扩散的速度，提高横向扩散效果，起到对石墨舟8长度和宽度方向的匀气作用，从而实现石墨舟8体表面均匀、有效清洗。
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，包括反应室(1)，所述反应室(1)具有用于容纳石墨舟(8)的反应腔(11)，所述反应腔(11)内设有至少一块偏置电极板(6)，各所述偏置电极板(6)上设有用于支撑所述石墨舟(8)的绝缘块(61)，所述反应室(1)包括顶盖(12)，所述反应室(1)内设有线圈盒(2)，所述顶盖(12)覆盖所述线圈盒(2)的顶部开口，所述顶盖(12)与所述线圈盒(2)的顶部密封连接，所述线圈盒(2)的侧壁与所述顶盖(12)密封连接，所述线圈盒(2)的底板为介质板(22)，所述介质板(22)上分布有多个第一匀气孔(23)，所述线圈盒(2)内空间构成线圈腔(21)，所述线圈腔(21)内设有电感耦合线圈(3)，所述电感耦合线圈(3)的投影区域覆盖所述石墨舟(8)，所述顶盖(12)上设有与所述线圈腔(21)连通的第一进气管(51)。
2.根据权利要求1所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述反应室(1)内设有排气导气部件(7)，所述排气导气部件(7)设置在所述偏置电极板(6)的下方，所述排气导气部件(7)上设有多个开口朝上的排气口(71)，所述排气导气部件(7)的投影区域覆盖所述石墨舟(8)，所述排气导气部件(7)与设置在所述反应室(1)的外部的真空装置(72)连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述线圈盒(2)的材质为低介电系数且不会与反应气体发生反应的材料。
4.根据权利要求1或2所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述电感耦合线圈(3)的布线结构选自两端电极闭合的回字螺旋结构、两端电极闭合的蛇形结构、两端电极不闭合的梳齿形结构中的一种，所述电感耦合线圈(3)中相邻的平行线之间的距离为10～200mm。
5.根据权利要求1或2所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述偏置电极板(6)设置在所述反应室(1)的底部，所述偏置电极板(6)与所述反应室(1)的腔壁绝缘，所述偏置电极板(6)的馈入电源选自恒压直流电源、脉冲直流电源、1KHz～40KHz中频电源中的一种。
6.根据权利要求1或2所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述反应室(1)内设有匀气盒(4)，所述顶盖(12)覆盖所述匀气盒(4)的顶部开口，所述匀气盒(4)的侧壁与所述顶盖(12)密封连接，所述匀气盒(4)的底板为匀气板(42)，所述匀气板(42)上分布有多个第二匀气孔(43)，所述匀气盒(4)内空间构成匀气腔(41)，所述线圈盒(2)位于所述匀气腔(41)内，所述顶盖(12)上设有第二进气管(52)，所述第二进气管(52)穿过所述介质板(22)与所述匀气腔(41)连通，所述第二进气管(52)内空间与所述线圈腔(21)隔绝。
7.根据权利要求6所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述介质板(22)和所述匀气板(42)平行，所述第一匀气孔(23)和所述第二匀气孔(43)错位设置。
8.根据权利要求7所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述介质板(22)上各所述第一匀气孔(23)的开孔通量面积总和小于所述匀气板(42)上各所述第二匀气孔(43)的开孔通量面积总和，所述第一匀气孔(23)的孔径为0.1～5mm，所述第二匀气孔(43)的孔径为1～30mm。
9.根据权利要求6所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述匀气板(42)的材质选自不锈钢、铝、铝合金中的一种。
10.根据权利要求6所述的用于石墨舟干法清洗的装置，其特征在于，所述匀气盒(4)的侧壁与所述线圈盒(2)的侧壁之间的距离小于3mm，所述介质板(22)的厚度小于10mm。
11.一种如权利要求1-5任一所述的用于石墨舟干法清洗的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：将石墨舟(8)送入反应腔(11)内，安装在偏置电极板(6)上方，对偏置电极板(6)施加偏置电压，从第一进气管(51)向线圈腔(21)通入反应气体，控制反应腔(11)内压力为1～300Pa，线圈腔(21)内压力比反应腔(11)内压力高500～101000pa，反应气体在电感耦合线圈(3)形成的电场电离作用下产生等离子体，对石墨舟(8)进行等离子体清洗。
12.一种如权利要求6-10任一所述的用于石墨舟干法清洗的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：将石墨舟(8)送入反应腔(11)内，安装在偏置电极板(6)上方，对偏置电极板(6)施加偏置电压，从第一进气管(51)向线圈腔(21)通入反应气体，从第二进气管(52)向匀气腔(41)通入反应气体，控制匀气腔(41)内压力为1～300Pa，反应腔(11)内压力为1～300Pa，线圈腔(21)内压力比匀气腔(41)内压力高500～101000pa，反应气体在电感耦合线圈(3)形成的电场电离作用下在线圈腔(21)下部空间产生等离子体，并通过第二匀气孔(43)经过匀气板(42)对电荷中和后形成仍带有活性的中性粒子，中性粒子对石墨舟(8)进行反应清洗。
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