CN218460338U - 一种石墨舟清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种石墨舟清洗装置，包括反应腔和真空泵，真空泵与反应腔连通，反应腔上设有用于输入工艺气体的进气接头，反应腔的外周沿长度方向绕设有多匝射频感应线圈并将反应腔包裹。该石墨舟清洗装置，采用ICP电感耦合等离子体技术，通过射频感应线圈将反应腔包裹，从而可以激发整个腔体中的工艺气体放电，所有流经石墨舟的工艺气体都会分解为高密度且动能较高的活性等离子体，使石墨舟处于高能等离子体包围中，均匀性更好，能够对石墨舟表面进行有效的轰击，清洗无死角，提高了表面化学反应速率和清洗速度，不需要拆分石墨舟，不需要使用化学试剂，安全性更高，将本装置与传统PECVD设备结合可以实现石墨舟的在线式清洗。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池生产设备技术领域，具体涉及一种石墨舟清洗装置。
背景技术
目前，主流工业太阳能电池为钝化发射极和背面电池(passivated emitter andrear cells，简称PERC)，其效率已超过23％，基本达到瓶颈，未来很难再有提升。为了进一步提升太阳能电池的效率，现今主要发展隧道氧化物钝化接触太阳能电池(Tunnel OxidePassivated Contact solar cell,简称TOPCon)，该电池在实验室中效率已经超过25.8％。工业界普遍认为取代PERC电池技术的下一代晶体硅太阳能电池最有希望的便是TOPCon电池。
在TOPCon太阳能电池生产过程中，采用管式等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhanced chemical vapor deposition，简称PECVD)制备隧穿氧化层和掺杂非晶硅层钝化接触结构，因为这种方法可以实现隧穿氧化层和掺杂非晶硅层的同管制备，且生长速率快，可极大降低工艺时间，从而提升产能，同时可以实现原位掺杂且绕镀较小，很好解决了传统低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition，简称LPCVD)制备钝化接触结构出现的问题。
但是在PECVD制备掺杂非晶硅的过程中，晶硅电池片的承载物为石墨舟。在工艺生产过程中，石墨舟表面会被交替沉积隧穿氧化硅薄膜和掺杂非晶硅薄膜，当薄膜达到一定厚度以后，由于掺杂非晶硅薄膜的弱导电性，石墨舟两电极间的电阻降低，从而导致沉积速率降低，这时候就需要对石墨舟做清洗处理，去除表面沉积的隧穿氧化层和掺杂非晶硅层。
申请号为202111070180.7的专利申请公开了一种清洗石墨舟的方法，是目前业界普遍采用的传统清洗方法之一，通过将石墨舟浸泡于酸洗液中的方式去除镀层中的二氧化硅膜层，获得一级清洗石墨舟；然后利用碱洗液浸泡一级清洗石墨舟，以去除镀层中的多晶硅膜层，获得二级清洗石墨舟；最后用酸液浸泡二级清洗石墨舟，以去除残留的镀层中的二氧化硅膜层，从而达到清洗隧穿氧化层和掺杂非晶硅层的目的。这种方法需要将石墨舟浸泡到槽式清洗机中进行长时间的浸泡，同时还需要将石墨舟拆分开来，以避免有清洗死角，另外还必须经过长时间的高温烘干才能将石墨舟上的水气去除掉。因此这种方法清洗效率低且时效性差，容易影响产能；需要使用高浓度的HF/HNO3溶液或KOH溶液，存在一定的危险性；需要拆分石墨舟，可能会造成石墨舟损坏；清洗步骤多且复杂。
电感耦合等离子体技术(Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer，简称ICP)常用于半导体工艺，其有一个电介质材料制作的圆筒状放电腔体，其外部有一个多匝射频天线线圈，射频功率通过线圈耦合到等离子体中，等离子体通常从高密度放电区流向放有晶圆的样品处理区，放电区和样品处理区相隔一定距离。在样品处理腔体之外，放置产生多极直流磁场位形的磁铁，以减少等离子体在器壁上的损失，但在晶圆附近磁场几乎为零，这种方法可以在线圈缠绕的地方产生高密度等离子体而无线圈缠绕的地方产生的等离子体很少。此外，在半导体领域，广泛采用三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)或六氟化硫(SF6)等氟化气体的等离子体清洗沉积了氧化非晶硅(a-Si:H)、氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)等薄膜的沉积室。
申请号为202011504255.3的专利申请公开了一种薄膜沉积工艺腔的腔内沉积薄膜清洁方法，采用NF3等离子体在线清洗镀膜工艺使用的真空腔室以及气体喷淋头表面堆积的聚合物，清洗过程在真空环境下进行，可以实现不停机进行清洗，保证基板生产的连续性，降低设备停机维护频率和停机成本；自动化生产连续性高，有效避免聚合物对人员的危害，保护工作人员。
在晶硅太阳能电池领域采用等离子体对石墨舟进行清洗的研究比较少，申请号为201110372202.5的专利申请公开了一种石墨舟(框)干式清洗机，用于晶硅太阳能电池生产设备的维护，其利用NF3等离子体与石墨舟表面的氮化硅进行反应，从而达到去除表面氮化硅的目的，这种装置采用的是远程等离子体放电，在腔体外部采用射频电源将NF3气体电离成NF2+、NF+、F-等活性等离子体，然后通过管道导入到腔体内，让活性等离子体与石墨舟表面的氮化硅进行反应，从而去除氮化硅薄膜。但是这种装置具有以下缺点：远程等离子体导入腔体后会在腔体器壁上损失大部分，且由于腔体比较大，等离子体很难在腔体内均匀分布，从而造成清洗效果较差，清洗不均匀的结果。此外，由于远程等离子体在腔体中运动时，其动能损失比较严重，无法对石墨舟表面起到轰击作用，而离子轰击会提高表面化学反应速率，因此这类装置的清洗速度较慢。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种刻蚀速度快，刻蚀均匀，无需拆分石墨舟和可实现在线式清洗的石墨舟清洗装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种石墨舟清洗装置，包括反应腔和真空泵，所述真空泵与所述反应腔连通，所述反应腔上设有用于输入工艺气体的进气接头，所述反应腔的外周沿长度方向绕设有多匝射频感应线圈并将所述反应腔包裹。
作为上述技术方案的进一步改进：所述反应腔包括石英管，所述石英管两端均设有支撑法兰，两个所述支撑法兰之间设有用于支撑石墨舟的支撑件。
作为上述技术方案的进一步改进：所述支撑法兰包括支撑部和圆环部，所述圆环部上设有腔门。
作为上述技术方案的进一步改进：所述进气接头设于一端的所述圆环部上，所述真空泵设于远离所述进气接头的一端。
作为上述技术方案的进一步改进：所述圆环部上设有多个进气孔，多个所述进气孔均与所述进气接头连通并沿所述圆环部的圆周方向间隔布置。
作为上述技术方案的进一步改进：远离所述进气接头的所述腔门上设有真空管道，所述石英管通过所述真空管道与所述真空泵连通。
作为上述技术方案的进一步改进：所述圆环部上设有安装座，所述支撑件设于所述安装座上。
作为上述技术方案的进一步改进：所述支撑件为陶瓷杆，所述陶瓷杆设有两根并间隔布置于所述石英管内。
作为上述技术方案的进一步改进：所述射频感应线圈还配设有射频电源。
作为上述技术方案的进一步改进：还包括壳体，所述反应腔设于所述壳体内。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型公开的石墨舟清洗装置，采用ICP电感耦合等离子体技术，通过射频感应线圈将反应腔包裹，从而可以激发整个腔体中的工艺气体放电，所有流经石墨舟的工艺气体都会分解为高密度且动能较高的活性等离子体，使石墨舟处于高能等离子体包围中，均匀性更好，能够对石墨舟表面进行有效的轰击，清洗无死角，提高了表面化学反应速率和清洗速度，不需要拆分石墨舟，不需要实用化学试剂，安全性更高，将本装置与传统PECVD设备结合可以实现石墨舟的在线式清洗。
2、本实用新型公开的石墨舟清洗装置，通过真空泵从一端将石英管抽成真空状态，工艺气体从另一端的进气接头处进入石英管中，使工艺气体向真空泵的一端流动，进一步提高气体分布的均匀性。
附图说明
图1为本实用新型石墨舟清洗装置结构示意图。
图2为本实用新型壳体内的结构示意图。
图3为图2中A处局部放大图。
图中各标号表示：10、反应腔；11、进气接头；12、石英管；13、支撑法兰；131、支撑部；132、圆环部；133、进气孔；134、安装座；14、支撑件；15、腔门；16、真空管道；20、真空泵；30、射频感应线圈；31、射频电源；40、壳体；50、石墨舟。
具体实施方式
如本公开和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”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。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1和图3示出了本实用新型的一种实施例，本实施例的石墨舟清洗装置，包括反应腔10和真空泵20，真空泵20与反应腔10连通，反应腔10上设有用于输入工艺气体的进气接头11，反应腔10的外周沿长度方向绕设有多匝射频感应线圈30并将反应腔10包裹。其中，射频感应线圈30的匝数区间优选为10-100匝，具体的匝数根据反应腔10的长度确定。
该石墨舟清洗装置的工作过程为：S1、将待清洗的石墨舟50放入反应腔中，通过真空泵20将反应腔10内抽成真空环境；S2、通过进气接头11向反应腔10内通入CF4、SF6、NF3、Ar、O2等一种工艺气体或多种气体混合形成的工艺气体，使工艺气体均匀分布于真空的反应腔10内；S3、通过多匝射频感应线圈30将反应腔10包裹，使含F的高密度且高动能的等离子体轰击石墨舟50表面并与石墨舟50表面的掺杂非晶硅和遂穿氧化硅发生反应，生成挥发性SiF4等物质，最终通过真空泵20吸走，从而实现清洗石墨舟50的目的。该石墨舟清洗装置采用ICP电感耦合等离子体技术，通过射频感应线圈30将反应腔10包裹，从而可以激发整个腔体中的工艺气体放电，所有流经石墨舟50的工艺气体都会分解为高密度且动能较高的活性等离子体，使石墨舟50处于高能等离子体包围中，均匀性更好，能够对石墨舟50表面进行有效的轰击，清洗无死角，提高了表面化学反应速率和清洗速度，不需要拆分石墨舟50，不需要实用化学试剂，安全性更高，将本装置与传统PECVD设备结合可以实现石墨舟50的在线式清洗。
本实施例中，反应腔10包括透明的石英管12，石英管12两端均设有支撑法兰13，两个支撑法兰13之间设有用于支撑石墨舟50的支撑件14。石英管12优选为大管径的石英管，通过支撑法兰13支撑石英管12和石墨舟50，避免石英管12承力而损坏。
本实施例中，支撑法兰13包括支撑部131和圆环部132，圆环部132上设有腔门15。通过支撑部131对石英管12和石墨舟50进行支撑，腔门15设于圆环部132的端部，通过外部机械机构与腔门15进行连接，可实现腔门15的自动开启和关闭。
本实施例中，进气接头11设于一端的圆环部132上，真空泵20设于远离进气接头11的一端。真空泵20从一端将石英管12抽成真空状态，工艺气体从另一端的进气接头11处进入石英管12中，使工艺气体向真空泵20的一端流动，进一步提高气体分布的均匀性。
本实施例中，圆环部132上设有多个进气孔133，多个进气孔133均与进气接头11连通并沿圆环部132的圆周方向间隔布置。CF4、SF6、NF3、Ar、O2等工艺气体分别通过流量计进行控制，并通过不同的管道通入进气接头11，在进气接头11中混合后得到混合气体，然后从进气孔133处进入石英管12内，通过控制气体流量和真空压力，可以得到均匀的气流分布，从而更进一步提高石墨舟50表面清洗的均匀性。
本实施例中，远离进气接头11的腔门15上设有真空管道16，石英管12通过真空管道16与真空泵20连通，方便抽真空。
本实施例中，圆环部132上设有安装座134，支撑件14设于安装座134上，使支撑件14安装稳定。
本实施例中，支撑件14为陶瓷杆，陶瓷杆设有两根并间隔布置于石英管12内。通过两根陶瓷杆对石墨舟50进行支撑，并且陶瓷杆强度高，耐腐蚀性好。
本实施例中，射频感应线圈30还配设有射频电源31。通过射频电源31对射频感应线圈30进行供电，射频电源31的频率优选为13.56MHz。
本实施例中，还包括壳体40，反应腔10设于壳体40内。壳体40优选为金属壳体，通过壳体40将反应腔10封装，保护其内部的射频感应线圈30和石英管12。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型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实用新型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，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种石墨舟清洗装置，其特征在于：包括反应腔(10)和真空泵(20)，所述真空泵(20)与所述反应腔(10)连通，所述反应腔(10)上设有用于输入工艺气体的进气接头(11)，所述反应腔(10)的外周沿长度方向绕设有多匝射频感应线圈(30)并将所述反应腔(10)包裹。
2.根据权利要求1所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：所述反应腔(10)包括石英管(12)，所述石英管(12)两端均设有支撑法兰(13)，两个所述支撑法兰(13)之间设有用于支撑石墨舟(50)的支撑件(14)。
3.根据权利要求2所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：所述支撑法兰(13)包括支撑部(131)和圆环部(132)，所述圆环部(132)上设有腔门(15)。
4.根据权利要求3所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：所述进气接头(11)设于一端的所述圆环部(132)上，所述真空泵(20)设于远离所述进气接头(11)的一端。
5.根据权利要求4所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：所述圆环部(132)上设有多个进气孔(133)，多个所述进气孔(133)均与所述进气接头(11)连通并沿所述圆环部(132)的圆周方向间隔布置。
6.根据权利要求4所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：远离所述进气接头(11)的所述腔门(15)上设有真空管道(16)，所述石英管(12)通过所述真空管道(16)与所述真空泵(20)连通。
7.根据权利要求4所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：所述圆环部(132)上设有安装座(134)，所述支撑件(14)设于所述安装座(134)上。
8.根据权利要求2所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：所述支撑件(14)为陶瓷杆，所述陶瓷杆设有两根并间隔布置于所述石英管(12)内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：所述射频感应线圈(30)还配设有射频电源(31)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的石墨舟清洗装置，其特征在于：还包括壳体(40)，所述反应腔(10)设于所述壳体(40)内。
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| CN202222356202.2U CN218460338U (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 一种石墨舟清洗装置 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116251803A (zh) * | 2023-04-12 | 2023-06-13 | 东莞市晟鼎精密仪器有限公司 | 基于微波等离子干法清洗氮化硅涂层的石墨舟清洗设备 |
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2022
- 2022-09-05 CN CN202222356202.2U patent/CN218460338U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN116251803B (zh) * | 2023-04-12 | 2023-09-22 | 东莞市晟鼎精密仪器有限公司 | 基于微波等离子干法清洗氮化硅涂层的石墨舟清洗设备 |
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