一種lpcvd工藝腔中的氣體吹掃系統的製作方法
2023-09-20 21:34:30 2
專利名稱：一種lpcvd工藝腔中的氣體吹掃系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，具體地講是涉及一種防止LPCVD工藝腔室之間交叉汙染以及能夠吹掃ZnO顆粒的氣體吹掃系統。
背景技術：
隨著能源的日益短缺，可再生綠色能源的開發和利用越來越受到人們的關注，尤其是對太陽能的利用，帶動了太陽能光伏發電系統，特別是光伏電池和大面積光伏模塊器件的開發和應用。薄膜太陽能電池在弱光條件下仍可發電，並且具有面積大、輕薄透明、生產過程能耗低等特點，具備大幅度降低原材料和製造成本的潛力。因此，目前市場對薄膜太陽能電池的需求正逐漸增長，而製造薄膜太陽能電池的技術更成為近年來的研究熱點。 ZnO是一種N型直接帶隙半導體材料，室溫下禁帶寬度Eg為3. 37eV。由於其原材料豐富且無毒，具有高電導和高透過率，並且在H等離子體環境中性能穩定，因此，在太陽能電池領域，ZnO作為透明導電氧化物薄膜進一步提高了 Si薄膜太陽能電池的效率和穩定性，加快了產業化進程，器件中作為陷光結構的絨面ZnO薄膜前電極和背反射電極顯得尤為重要。ZnO的生長方法有很多，包括脈衝雷射沉積、低壓金屬有機物化學氣相沉積、射頻/中頻/直流濺射、電子束和熱反應蒸發、等離子體化學氣相沉積、噴霧熱分解和溶膠一凝膠法等，其中低壓金屬有機物化學氣相沉積(LPCVD)是目前普遍被採用和工業化的方法。在低壓金屬有機物化學氣相沉積中，玻璃基板靠傳動裝置輸送到金屬氣體反應腔內，當玻璃被滾輪輸送到預定位置後，由位於加熱板下方的頂針系統升出託起玻璃基板離開滾輪，這時滾輪系統向兩側收縮讓開玻璃下方所在區域，之後頂針系統下降將玻璃放置在加熱板表面，反應腔內氣體溫度在200°C時反應最強烈，在反應過程中氣體在玻璃基板上進行沉積。為了保證LPCVD的單個機臺的產能，加快LPCVD機臺的工藝節拍，一般會並排線性排放4-6個工藝腔室，如圖I所示，包括I、加熱腔，2、加熱腔和工藝腔(一)之間的門閥，3、工藝腔泵抽口位置，4、加熱板，5、傳輸滾輪，6、工藝腔(二)，7、工藝腔(三)，8、玻璃位置，9、相連工藝腔室之間傳輸玻璃的縫隙，10、工藝腔(四)，11、冷卻腔，12、工藝腔(四)和冷卻腔之間的門閥，13、工藝腔(一)。玻璃在四個工藝腔室中的傳輸的方式為玻璃先由加熱腔加熱到設定溫度後，位置2處的加熱腔和工藝腔(一)之間的門閥開啟，玻璃由加熱腔傳輸到工藝腔(一)，玻璃在滾輪和頂針的作用下將玻璃從滾輪上傳輸到加熱板上，開始工藝鍍膜，當完成工藝鍍膜後，通過頂針的上、下運動以及滾輪的伸縮運動再次將玻璃傳輸到滾輪上，滾輪將玻璃從工藝腔(一)傳輸到工藝腔(二)。兩個工藝腔室之間沒有門閥，留出一個小縫隙供玻璃在工藝腔室之間進行傳輸。如圖2所示，包括14、兩個工藝腔室之間為了保證玻璃的傳輸所開的縫隙，15、固定螺絲，用來連接、固定兩個工藝腔室，通過固定螺絲將多個工藝腔室連接固定，16、工藝腔對接腔壁，17、工藝腔側壁，18、工藝腔腔室的上蓋。[0008]玻璃在每一個工藝腔室的沉積時間為若TCO薄膜要求的總厚度為n，總的沉積時間為t，工藝腔室總數為m，則玻璃在每一個工藝腔室所需要沉積的薄膜厚度為n/m，時間為t/m。通過增加工藝腔的數目可以減少玻璃在每個工藝腔室的沉積時間從而達到加快生產節拍時間、增加產能的目的。但是由於相連的工藝腔之間必須開一個小縫隙來保證玻璃在不同工藝腔室之間的傳輸。由圖I可以看到，每一個工藝腔室在左右兩邊均有一個對稱的泵抽口，反應氣體與殘餘氣體的混合物經由這兩個泵抽口被抽走，保證工藝腔氣體的壓力恆定。但是由於在泵抽口處，氣體的抽速比較大，前一個工藝腔的泵抽口可以通過縫隙對相連的工藝腔進行抽氣，每一個縫隙兩側均有兩個泵抽口，這樣在該縫隙兩側區域形成一個抽氣能力強的空間，工藝腔的串接加強了該區域的抽氣能力，導致更多反應氣體被快速的抽走，減少了該區域反應氣體在腔室之間的存留時間，會導致靠近縫隙側的BZO膜層的厚度偏薄，同時氣體流速增加也加快了加熱板邊緣的散熱，導致溫度均勻性變差,並且由於對工藝腔室氣場均勻性的影響，嚴重影響BZO薄膜的均勻性。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種防止LPCVD工藝腔室之間交叉汙染以及能夠吹 掃ZnO顆粒的氣體吹掃系統，具有結構簡單、成本低廉的特點，同時通過氣體吹掃切斷工藝腔室之間的氣場幹擾，保證溫度場和氣場均勻性，最終保證BZO薄膜的均勻性，同時能夠將玻璃在傳輸和工藝過程中灑落到BZO薄膜表面的ZnO的粉塵吹走，保證ZnO薄膜在下一個工藝腔室鍍膜之前有一個潔淨的表面，保證ZnO薄膜的質量。本實用新型採用如下技術解決方案 一種LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，包括加熱腔、冷卻腔和多個用於沉積BZO玻璃的工藝腔，各個腔室之間螺紋連接，還包括設置在工藝腔內，緊鄰兩工藝腔對接腔壁處的氣體吹掃裝置。所述氣體吹掃裝置包括用於吹掃的分氣裝置本體、吹掃氣體進氣孔、分氣裝置中用於勻氣的分氣口和固定分氣裝置的螺絲；其中，進氣孔位於工藝腔側壁緊鄰兩工藝腔對接腔壁處，分氣裝置本體一端與進氣孔連接，另一端密封，分氣裝置本體上壁通過螺絲與工藝腔腔蓋固定，分氣裝置本體下方連接多個分氣口。所述分氣口呈上粗下細狀，可以增加吹掃氣體噴出的速度，從而保證更好的隔離效果。所述分氣口密集分布，以保證吹掃氣體均勻噴出，且分氣口緊貼兩工藝腔間傳輸玻璃的縫隙，以保證最大限度的隔離相連工藝腔室之間氣場的幹擾。所述吹掃系統還連接有控制氣體進氣和流量大小的裝置。所述吹掃系統還連接有氣動閥和質量流量計，氣動閥可以控制吹掃氣體通斷，質量流量計可以控制吹掃氣體的流量大小，以保證在改變工藝壓力的情況發生後，可以通過改變吹掃氣體的流量來與之匹配。通入工藝氣體的同時打開吹掃系統的進氣裝置，將吹掃氣體通到工藝腔室側壁的進氣孔處，吹掃氣體通過進氣孔流入到氣體分氣裝置本體，通過分氣裝置本體分流，從分氣口流出，將吹掃氣體從上往下均勻的吹掃到腔室之間的縫隙處，防止相連的兩個腔室之間的氣場以及工藝氣體交叉汙染，從而實現改善BZO薄膜均勻性的目的。吹掃系統的進氣裝置可以為氣動閥。吹掃系統還連接有控制流量大小的裝置，可以為質量流量計。吹掃氣體可以為惰性氣體或氫氣。氫氣是反應氣體之一,在反應過程中起到反應氣體載氣的作用，並且不會與反應氣體前驅物反應，如果吹掃氣體為氫氣則不需要氣站提供額外的惰性氣體，只需要從機臺上氫氣的供應管道處分出一路氣體到吹掃氣體進氣口即可，不用增加從氣站到機臺的額外供應成本。由於工藝腔室之間採用吹掃氣體吹掃，形成的氣流阻礙了相連兩個工藝腔室之間的氣場以及反應氣體的交叉汙染，改善了薄膜的均勻性。吹掃氣體必須是從上往下吹掃，以保證吹掃氣體吹出後，能順著抽氣方向經由抽 氣口被腔室底部的真空泵抽走，吹掃氣體被抽走的路徑與殘餘工藝氣體被抽走的路徑相同。本實用新型提供的LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統。通過從工藝腔室側壁處的進氣孔引入吹掃氣體，控制吹掃氣體進氣的閥門開關與工藝鍍膜的開始和終止同步。當開始進行工藝鍍膜時，吹掃氣體裝置的進氣閥門打開，吹掃氣體均勻的通過眾多分氣口從上往下吹掃傳輸縫隙，通過吹掃切斷工藝腔室之間的氣場幹擾，保證溫度場和氣場均勻性，最終保證BZO薄膜的均勻性。同時，該吹掃裝置在玻璃從前一個工藝腔室傳輸到後一個工藝腔室的過程中持續吹掃氣體，還能夠將玻璃在傳輸和工藝過程中灑落到BZO薄膜表面的ZnO的粉塵吹走，保證ZnO薄膜在下一個工藝腔室鍍膜之前有一個潔淨的表面。保證ZnO薄膜的質量。
圖I是傳統LPCVD腔室布局及傳輸結構的俯視示意圖；圖2是傳統LPCVD工藝腔及其連接的結構示意圖；圖3是本實用新型的氣體吹掃系統的結構示意圖；圖4是本實用新型的氣體吹掃系統工藝腔外部吹掃氣體進氣口位置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。實施例I一種LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，如圖3、4所示，包括加熱腔、冷卻腔和多個用於沉積BZO玻璃的工藝腔，各個腔室之間螺紋連接，還包括設置在工藝腔內，緊鄰兩工藝腔對接腔壁25處的氣體吹掃裝置。氣體吹掃裝置包括用於吹掃的分氣裝置本體20、吹掃氣體進氣孔21、分氣裝置中用於勻氣的分氣口 23和固定分氣裝置的螺絲24 ;其中，進氣孔21位於工藝腔側壁緊鄰兩工藝腔對接腔壁25處，分氣裝置本體20 —端與進氣孔21連接，分氣裝置本體20上壁通過螺絲24與工藝腔腔蓋19固定，分氣裝置本體20下方連接多個分氣口 23。分氣口 23呈上粗下細狀。分氣口 23密集分布，且緊貼兩工藝腔間傳輸玻璃的縫隙22。吹掃系統還連接有氣動閥和質量流量計。通入工藝氣體的同時打開吹掃系統的氣動閥，將吹掃氣體通到工藝腔室側壁的進氣孔21處，吹掃氣體通過進氣孔21流入到氣體分氣裝置本體20，通過分氣裝置本體20分流，從分氣口 23流出，將吹掃氣體從上往下均勻的吹掃到腔室之間的縫隙22處，吹掃氣體的流量通過氣體的質量流量計來控制，吹掃氣體為氫氣 。
權利要求1.一種LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，包括加熱腔、冷卻腔和多個用於沉積BZO玻璃的工藝腔，各個腔室之間螺紋連接，其特徵在於還包括設置在工藝腔內，緊鄰兩工藝腔對接腔壁處的氣體吹掃裝置。
2.根據權利要求I所述的LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，其特徵在於所述氣體吹掃裝置包括用於吹掃的分氣裝置本體、吹掃氣體進氣孔、分氣裝置中用於勻氣的分氣口和固定分氣裝置的螺絲；其中，進氣孔位於工藝腔側壁緊鄰兩工藝腔對接腔壁處，分氣裝置本體一端與進氣孔連接，分氣裝置本體上壁通過螺絲與工藝腔腔蓋固定，分氣裝置本體下方連接多個分氣口。
3.根據權利要求2所述的LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，其特徵在於所述分氣口呈上粗下細狀。
4.根據權利要求2所述的LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，其特徵在於所述分氣口密集分布，且緊貼兩工藝腔間傳輸玻璃的縫隙。
5.根據權利要求I所述的LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，其特徵在於所述吹掃系統還連接有控制氣體進氣和流量大小的裝置。
6.根據權利要求5所述的LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，其特徵在於所述吹掃系統還連接有氣動閥和質量流量計。
專利摘要本實用新型涉及一種LPCVD工藝腔中的氣體吹掃系統，具體地講是涉及一種防止LPCVD工藝腔室之間交叉汙染以及能夠吹掃ZnO顆粒的氣體吹掃系統。該系統包括加熱腔、冷卻腔和多個用於沉積BZO玻璃的工藝腔，各個腔室之間螺紋連接，還包括設置在工藝腔內，緊鄰兩工藝腔對接腔壁處的氣體吹掃裝置。該系統結構簡單，成本低廉，通過氣體吹掃切斷工藝腔室之間的氣場幹擾，保證溫度場和氣場均勻性，最終保證BZO薄膜的均勻性，同時能夠將玻璃在傳輸和工藝過程中灑落到BZO薄膜表面的ZnO的粉塵吹走，保證ZnO薄膜在下一個工藝腔室鍍膜之前有一個潔淨的表面，保證ZnO薄膜的質量。
文檔編號C23C16/40GK202380085SQ20112053086
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者辛科 申請人:漢能科技有限公司