CN214327881U - 一种管式pecvd设备的腔室结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种管式PECVD设备的腔室结构，包括石英炉管，前端法兰组件，尾端法兰组件和补气装置；石英炉管的两端分别与前端法兰组件和后端法兰组件固接；石英炉管内设置有石墨舟；前端固定法兰套接在石英炉管一端外壁；前端进气法兰为环状设置；前端进气法兰内开设有环形腔；前端进气法兰内壁周向等距开设有若干布气孔；布气孔与环形腔连通；前端进气法兰外壁底部连通有进气管；远离进气管的布气孔孔径逐渐增大；石英炉管另一端连通有补气装置；能够实现工艺气体可以快速且均匀的分布在石英炉管内，气流在管内分布的均匀性以及沉积膜的均匀性大幅度的提高。

Description

一种管式PECVD设备的腔室结构

技术领域

本实用新型涉及PECVD设备技术领域，特别是涉及一种管式 PECVD设备的腔室结构。

背景技术

自20世纪80年代以来，光伏产业得以飞速发展，晶体硅太阳能电池居主导性地位，为了使清洁的太阳能成为更常用的能源，已经有了在以下三个方面正在进行的主要工作:(1)增加太阳能电池的能量转化效率，(2)提高长期稳定性(最大限度降低降解)，(3)降低制造成本。为了进一步提高工业规模生产的太阳能电池的功率转换效率和降低生产成本，国际上涌现了大量不同的制作工艺方法和电池结构。为了更好的利用太阳能，需要研发具有更高转换效率的太阳能电池。晶体硅太阳能电池凭靠其他制造技术成熟、材料成本上的优势、产品性能稳定稳定、使用寿命长、光电转化效率较高和环保无毒等优势，在众多太阳能电池中，晶体硅太阳能电池始终是商业化太阳能电池的主流。为了制造出效率高的电池就要求将反射光和透射光的损失降到最小，因此常在晶体硅表面沉积一层或是多层氮氧化硅或二氧化硅或氮化硅减反射膜。利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术沉积钝化膜不仅能起到减反射膜的作用，也能起到表面钝化和体钝化的作用。

PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition),等离子体增强化学气相沉积)是制备多晶硅薄膜的主要方法之一，针对当前用于晶体硅太阳能电池生产制造过程中制备减反膜的量产型管式 PECVD设备，PECVD设备在低气压的条件下，利用低频源使得反应气体产生辉光放电，电离产生等离子体，使得活性基团能在较低的温度下发生反应，能有效的防止晶体硅太阳能电池寿命的衰减。由于对设备产能的要求不断提高，反应腔室以及石墨舟的尺寸要求也在不断增大，现有的进气方式为径向内壁面孔径均匀一致的环形进气，从石英炉管的前端管口进气，尾端进行抽气。现有的进气方式容易造成总进气口附近气体流量大，中心区域以及上部区域气流稀薄，使得流场均匀性以及稳定性不够，且石墨舟上硅片沉积的减反膜厚度不够均匀。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种管式PECVD设备的腔室结构，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现工艺气体可以快速且均匀的分布在石英炉管内，气流在管内分布的均匀性以及沉积膜的均匀性大幅度的提高，避免了由于补气管在石英炉管偏上位置导致气流不充分流经石墨舟的现象，使得石英炉管内各个硅片间气流均匀一致。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种管式PECVD设备的腔室结构，包括石英炉管，前端法兰组件，尾端法兰组件和补气装置；所述石英炉管的两端分别与所述前端法兰组件和后端法兰组件固接；所述石英炉管内设置有石墨舟；

所述前端法兰组件包括前端固定法兰；所述前端固定法兰套接在所述石英炉管一端外壁；所述前端固定法兰的一侧依次固接有前端水冷法兰，前端密封法兰，前端进气法兰和炉门；所述前端进气法兰为环状设置；所述前端进气法兰内开设有环形腔；所述前端进气法兰内壁周向等距开设有布气孔；所述布气孔与所述环形腔连通；所述前端进气法兰外壁底部连通有进气管；远离所述进气管的所述布气孔孔径逐渐增大；所述石英炉管另一端连通有补气装置。

优选的，所述尾端法兰组件包括尾端固定法兰；所述尾端固定法兰套接在所述石英炉管另一端外壁；所述尾端固定法兰的一侧依次固接有尾端密封法兰，尾端水冷法兰和尾端端面法兰。

优选的，所述补气装置包括补气管；所述补气管位于所述石英炉管外管口为补气管进气口；所述补气管位于所述石英炉管内腔管口为补气管出气口；所述补气管的一端连通有补气管进气管道A和补气管进气管道B；所述尾端端面法兰侧面开设有补气通孔；所述补气管另一端通过所述补气通孔连通所述石英炉管内腔，且固接有补气管固定件；所述补气管固定件顶部与所述石英炉管内壁顶部固接。

优选的，所述补气管出气口端面依次固接有均匀布气板和补气管布气板。

优选的，所述进气管由进气管道A和进气管道B组成。

优选的，所述石墨舟的一端电性连接有电极杆；所述电极杆的一端贯穿所述尾端端面法兰侧面中部电性连接有外接电源。

优选的，所述尾端端面法兰侧面底部连通有抽气管；所述抽气管的一端贯穿所述尾端端面法兰侧面连通所述石英炉管内腔。

优选的，所述抽气管外壁距所述石英炉管底面50-100mm。

优选的，所述补气通孔内壁顶部距所述尾端端面法兰顶端50-100mm。

优选的，所述补气管出气方向平行于所述石墨舟顶面。

本实用新型公开了以下技术效果：将原有的径向内壁面孔径均匀一致的环形进气改为由总进气口沿内壁向上孔径逐渐增大的进气方式。该反应腔室通过设置补气管，补充反应腔室内的气体，使得反应腔室内流场的稳定性和均匀性大幅提高，从而降低多晶硅薄膜的翘曲度。避免了因扩大产量，增大反应腔室和石墨舟的体面积所造成表面气流分布不够或不均的现象。将抽气管由原来偏中心位置处下移至低于石墨舟的水平位置处，能有效的将源于补气管的气体充分流经石墨舟，使得该反应腔室能有效的补充反应炉内气流需求，工艺过程的稳定性和均匀性能大幅提高，十分适用于生产线的大规模应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型补气管的结构示意图。

图3为本实用新型的A的局部放大图。

图4为本实用新型均匀布气板的结构示意图。

图5为本实用新型补气管布气板的结构示意图。

图6为本实用新型的前端进气法兰的结构示意图。

图7为B局部放大图。

其中，1-补气管进气口，2-尾端端面法兰，3-尾端水冷法兰，4- 尾端密封法兰，5-尾端固定法兰，6-电极杆，7-补气管，8-补气管出气口，9-石英炉管，10-前端固定法兰，11-前端水冷法兰，12-前端进气法兰，13-炉门，14-抽气管，15-进气管，16-补气管进气管道A，17-补气管进气管道B，18-均匀布气板，19-补气管布气板，20-进气管道A，21-进气管道B，22-石墨舟，23-布气孔，24-前端密封法兰， 25-补气通孔，26-补气管固定件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种管式PECVD设备的腔室结构，包括石英炉管 9，前端法兰组件，尾端法兰组件和补气装置；石英炉管9的两端分别与前端法兰组件和后端法兰组件固接；石英炉管9内设置有石墨舟 22；

前端法兰组件包括前端固定法兰10；前端固定法兰10套接在石英炉管9一端外壁；前端固定法兰10的一侧依次固接有前端水冷法兰11，前端密封法兰24，前端进气法兰12和炉门13；前端进气法兰12为环状设置；前端进气法兰12内开设有环形腔；前端进气法兰 12内壁周向等距开设有布气孔23；布气孔23与环形腔连通；前端进气法兰12外壁底部连通有进气管15；远离进气管15的布气孔23孔径逐渐增大；石英炉管9另一端连通有补气装置。

尾端法兰组件包括尾端固定法兰5；尾端固定法兰5套接在石英炉管另一端外壁；尾端固定法兰5的一侧依次固接有尾端密封法兰4，尾端水冷法兰3和尾端端面法兰2。

补气装置包括补气管7；补气管7位于石英炉管9外管口为补气管进气口1；补气管7位于石英炉管9内腔管口为补气管出气口8；补气管7的一端连通有补气管进气管道A16和补气管进气管道B17；尾端端面法兰2侧面开设有补气通孔25；补气管7另一端通过补气通孔连通石英炉管9内腔，且固接有补气管固定件26；补气管固定件26顶部与石英炉管9内壁顶部固接。

补气管出气口8端面依次固接有均匀布气板18和补气管布气板 19。

进气管15由进气管道A20和进气管道B21组成。

石墨舟22的一端电性连接有电极杆6；电极杆6的一端贯穿尾端端面法兰2侧面中部电性连接有外接电源。

尾端端面法兰2侧面底部连通有抽气管14；抽气管14的一端贯穿尾端端面法兰2侧面连通石英炉管9内腔。

抽气管14外壁距石英炉管9底面50-100mm。

补气通孔25内壁顶部距尾端端面法兰2顶端50-100mm。

补气管7出气方向平行于石墨舟22顶面。

进一步优化方案，抽气管14与抽真空系统相连接。石英炉管9 的尾端石墨舟22的正上方设补气管7，补气管7通过补气管通孔25 伸出并与气路系统相连接。

进一步优化方案，前端进气法兰12为环状，其端面上布气孔23 间距均匀的分布，工艺气体从进气管道20，21进入，从布气孔23均匀进入石英炉管9，并与石墨舟22充分接触，之后到达石英炉管9 的尾端，在抽真空系统作用下，经抽气孔14抽出。

进一步优化方案，在前端的环形进气的基础上，在石英炉管9 尾部尾端端面法兰2增加一个补气装置。将采用前端环形进气，尾端补气的同时尾端抽气，使得工艺气体能快速且均匀的分布在石英炉管 9内，使得石英炉管9内部气体流场稳定性和均匀性大幅度提高，石墨舟22的中间位置的硅片减反射膜与两侧位置相比相差不大，整个舟片间均匀性也大大提高。补气管7的长度不受限制，可根据石英炉管9和石墨舟22的长度综合考虑，将补气管出气孔8位置设为距离石墨舟22尾端三分之一处为最优。补气管布气板19气孔的数量和形状不受限制，形状可以为方孔可以为圆孔,补气管匀气板18和补气管布气板19的长度不受限制，可根据石墨舟22的宽度综合考虑，将匀气板18及补气管布气板19宽度设为石墨舟22宽度的三分之二至五分之四最优。

在本实用新型的一个实施例中，抽气管14设为低于石墨舟22的水平位置，以使工艺气体能在抽真空系统的作用下，工艺气体能从补气管布气板19和腔室前端布气孔23迅速充分且均匀的流经石墨舟 22间，使得反应腔室内流场的稳定性和均匀性大幅提高，从而降低多晶硅薄膜的翘曲度。

在本实用新型的另一个实施例中，分布在前端进气法兰12上等间距的布气孔23，设布气孔23孔径为渐变的进气结构，孔径沿侧壁至顶端逐渐加大，使得气流分布避免中下部气体流量大，上部稀薄造成气体流场稳定性和均匀性不够的现象。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于，包括石英炉管（9），前端法兰组件，尾端法兰组件和补气装置；所述石英炉管（9）的两端分别与所述前端法兰组件和后端法兰组件固接；所述石英炉管（9）内设置有石墨舟（22）；

所述前端法兰组件包括前端固定法兰（10）；所述前端固定法兰（10）套接在所述石英炉管（9）一端外壁；所述前端固定法兰（10）的一侧依次固接有前端水冷法兰（11），前端密封法兰（24），前端进气法兰（12）和炉门（13）；所述前端进气法兰（12）为环状设置；所述前端进气法兰（12）内开设有环形腔；所述前端进气法兰（12）内壁周向等距开设有若干布气孔（23）；所述布气孔（23）与所述环形腔连通；所述前端进气法兰（12）外壁底部连通有进气管（15）；远离所述进气管（15）的所述布气孔（23）孔径逐渐增大；所述石英炉管（9）另一端连通有补气装置。

2.根据权利要求1所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述尾端法兰组件包括尾端固定法兰（5）；所述尾端固定法兰（5）套接在所述石英炉管另一端外壁；所述尾端固定法兰（5）的一侧依次固接有尾端密封法兰（4），尾端水冷法兰（3）和尾端端面法兰（2）。

3.根据权利要求2所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述补气装置包括补气管（7）；所述补气管（7）位于所述石英炉管（9）外管口为补气管进气口（1）；所述补气管（7）位于所述石英炉管（9）内腔管口为补气管出气口（8）；所述补气管（7）的一端连通有补气管进气管道A（16）和补气管进气管道B（17）；所述尾端端面法兰（2）侧面开设有补气通孔（25）；所述补气管（7）另一端通过所述补气通孔连通所述石英炉管（9）内腔，且固接有补气管固定件（26）；所述补气管固定件（26）顶部与所述石英炉管（9）内壁顶部固接。

4.根据权利要求3所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述补气管出气口（8）端面依次固接有均匀布气板（18）和补气管布气板（19）。

5.根据权利要求1所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述进气管（15）由进气管道A（20）和进气管道B（21）组成。

6.根据权利要求2所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述石墨舟（22）的一端电性连接有电极杆（6）；所述电极杆（6）的一端贯穿所述尾端端面法兰（2）侧面中部电性连接有外接电源。

7.根据权利要求2所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述尾端端面法兰（2）侧面底部连通有抽气管（14）；所述抽气管（14）的一端贯穿所述尾端端面法兰（2）侧面连通所述石英炉管（9）内腔。

8.根据权利要求7所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述抽气管（14）外壁距所述石英炉管（9）底面50-100mm。

9.根据权利要求3所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述补气通孔（25）内壁顶部距所述尾端端面法兰（2）顶端50-100mm。

10.根据权利要求3所述的一种管式PECVD设备的腔室结构，其特征在于：所述补气管（7）出气方向平行于所述石墨舟（22）顶面。

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