多段可拆卸喷头式硅烷环及硅烷环防塞多孔喷头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种硅烷环防塞多孔喷头，该硅烷环防塞的多孔喷头包括喷头盘本体，所述喷头盘本体与硅烷环的出气口密封配合，所述喷头盘本体上设置有至少一个小于硅烷环的出气口口径的气流出孔。该硅烷环防塞多孔喷头安装后能减少吸附在硅烷环内壁上氮化硅，这样就有效地延长了硅烷环内氮化硅沉积时间，减少了堵塞概率。本发明还公开了一种多段可拆卸喷头式硅烷环，在其第一出气支路管道的第一出气口、所述第二出气支路管道的第二出气口处均设置有本发明所述的硅烷环防塞的多孔喷头，以延长硅烷环的使用寿命，同时其上还设计有多段式结构，来解决硅烷环出口处面临着整体变形带来的不便于更换问题。
【专利说明】多段可拆卸喷头式硅烷环及硅烷环防塞多孔喷头
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能电池制作设备【技术领域】，具体属于等离子增强化学气相沉积(PECVD)【技术领域】，涉及一种硅烷环防塞多孔喷头，还涉及一种多段可拆卸喷头式硅烷环。
【背景技术】
[0002]镀膜一般是利用液体或气体为媒介，将气体电离成等离子体后，进一步的沉积在衬底上。多晶硅太阳能电池的镀膜工序就是利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术，在硅片基板上连续沉积氮化硅减反射膜。目前可实现PECVD的设备比较多，如荷兰OTB的镀膜设备，该设备通过直流离子源产生等离子体，其特点是产生的等离子体束斑中心能量最高，离中心点越远的区域能量衰减越严重，等离子体束从喷口至腔体底部呈锥形分布。如附图1所示:在离子源内通入氩气，同时在离子源内的电极加上脉冲高压，使电极的尖端发生放电，将氩气解离，产生等离子体，等离子体在氩气的压力下沿着一细小通道进入反应腔，将出口端NH3解离，混合而成Ar/ NH3等离子体从出口喷出。再将距出口端一定距离之外均匀喷入的硅烷气解离，被解离的氨气和硅烷在工艺腔内发生反应生成氮化硅沉积在硅片衬底上。为了保证SiH4气体均匀喷入Ar/ NH3等离子体中覆盖范围内，并被Ar/NH3等离子体解离，在工艺腔内发生化学反应生成氮化硅沉积在衬底上，所述的PECVD系统中需要安装硅烷气体分布系统，这种装置即所谓的“硅烷环”。
[0003]现有硅烷环产品存在如下几个问题:
1、现有硅烷环有两个平行相对的出口(图2)，硅烷从出口处平行相对喷出，在实际应用中解离的氨气和硅烷发生反应在硅烷环出口处逐步沉积氮化硅固体颗粒，将硅烷环出口堵塞，导致硅烷气体分布不均，因此沉积在太阳电池表面的氮化硅薄膜分布不均产生严重色差，导致产品降级或报废。
[0004]2、由于硅烷环始终处于一个高温的工作环境，使其出口处容易变形，且变形后使硅烷出口产生夹角，硅烷气体分布出现变化，同样导致太阳电池表面的氮化硅薄膜分布不均产生严重色差。
[0005]3、硅烷环出口在发生堵塞或变形后，需要将整个硅烷环主体进行更换，更换周期长且增加了材料成本。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种硅烷环防塞多孔喷头，该硅烷环防塞多孔喷头解决的技术问题在于减缓硅烷环出气口处的氮化硅固体颗粒沉积，降低硅烷环堵塞频率，且此喷头是可拆卸、可清洗、可重复利用的，以便于在硅烷环变形后将此部位更换，而不需将整个硅烷环更换，提高了设备的开机率，降低了硅烷环成本。
[0007]本发明公开的解决上述问题的硅烷环防塞多孔喷头所采用的基本技术方案为:
包括喷头盘本体，所述喷头盘本体与硅烷环的出气口密封配合，所述喷头盘本体上设置有至少一个小于硅烷环的出气口口径的气流出孔。上述技术方案中喷头可拆卸安装在硅烷环的出气口处或者与硅烷环的出气口一体成型密封配合，这样加装了硅烷环防塞多孔喷头后的硅烷环由原来的直接管道出口重新设计为喷头式出口，这里并不限定气流出孔的大小、数量、排布，各种可以在喷头盘本体上进行开孔的方案均可行，本方案的实质原理为，此设计的重点为喷头式设计上出口处的气流出孔的气流流速大于更改前直接管道式出口气流流速，这样就使电离后的部分-NH2+等活性基团更少的进入硅烷环使其与硅烷环内喷出的硅烷反应生成氮化硅薄膜，从而也减少了吸附在硅烷环内壁上氮化硅，这样就有效地延长了硅烷环内氮化硅沉积时间，减少了堵塞概率。
[0008]进一步的，所述多孔喷头与硅烷环的各出气支路管道的一体成型或者可拆卸式密封连接。一体成型与可拆卸式密封连接均为可用的方案，优选的喷头也可拆卸式设计，能方便喷头的单独更换。
[0009]进一步的，硅烷环防塞多孔喷头与硅烷环的各出气支路管道的连接方式包括但不限于螺纹套接、法兰盘连接、夹有密封垫圈的法兰盘连接。上述连接方式均为常用的管道喷头之间的连接方案，密封效果好。
[0010]进一步的，所述气流出孔在喷头盘本体上的排布为沿圆周方向的对称分布。所述气流出孔数量为9个，其中I个处于喷头盘中心位置，其余八个排布在同一圆周上。上述气流出孔的分布为优选的分布方式，在喷头上密集分布若干对称的小孔，有利于气流的加速且均匀的喷出，有利于提升反应效果，更进一步减少堵塞概率。
[0011]进一步的，所述喷头盘本体的气流出孔处还设置有强化防塞外喷头，强化防塞外喷头与喷头盘本体的连接方式为一体成型或者可拆卸式连接。在气流出孔处设置强化防塞外喷头，增加了出口处外部的管壁面积，使之能够附着更多的氮化硅颗粒，减缓氮化硅对出气孔的堵塞，延长硅烷环的使用寿命。
[0012]进一步的，所述强化防塞外喷头的形状包括但不限于直筒或者开口向外的锥筒或者直筒上延伸锥筒的形状组合。上述形状及形状组合为可选的形状组合，特别是直筒和锥筒组合而成的开口向外的喇叭状喷头为优选的喷头形状，有效地增加了出口处外部的管壁面积，并且喇叭状使得氮化硅颗粒附着带来的影响最小，有效减缓了氮化硅对出气孔的堵塞。
[0013]本发明目的还在于提供一种多段可拆卸喷头式硅烷环，该多段可拆卸喷头式硅烷环解决的技术问题在于克服以往硅烷环出气口处的氮化硅固体颗粒沉积严重，出口处容易变形，且变形后使硅烷出口产生夹角，硅烷气体分布出现变化，导致太阳电池表面的氮化硅薄膜分布不均产生严重色差，同时硅烷环出口在发生堵塞或变形后，需要将整个硅烷环主体进行更换，更换周期长且材料成本高等问题。
[0014]本发明公开的解决上述问题的多段可拆卸喷头式硅烷环所采用的基本技术方案为:
包括进气管道，进气管道一端为进气口，进气管道另一端延伸出第一出气支路管道、第二出气支路管道，所述进气管道的进气口一端设置有用于固定的固定部，所述第一出气支路管道、第二出气支路管道背向进气管道的一端分别为第一出气口、第二出气口，第一出气支路管道与第二出气支路管道整体呈环状分布，所述第一出气口、第二出气口朝向离子源中心位置，所述第一出气支路管道的第一出气口、所述第二出气支路管道的第二出气口处均设置有如上述硅烷环防塞多孔喷头中任意一项技术方案中所述的硅烷环防塞多孔喷头。
[0015]上述技术方案的有益效果在于，多段可拆卸喷头式硅烷环技术方案中多孔喷头可安装在娃烧环的出气口处或者与娃烧环的出气口一体成型密封配合，这样加装了娃烧环防塞多孔喷头后的硅烷环由原来的直接管道出口重新设计为喷头式出口，本方案的实质原理为，此设计的重点为喷头式设计上出口处的气流出孔的气流流速大于更改前直接管道式出口气流流速，这样就使电离后的部分-NH2+等活性基团更少的进入硅烷环使其与硅烷环内喷出的硅烷反应生成氮化硅薄膜，从而也减少了吸附在硅烷环内壁上氮化硅，这样就有效地延长了硅烷环内氮化硅沉积时间，减少了堵塞概率。同时，在气流出孔处设置强化防塞外喷头，增加了出口处外部的管壁面积，使之能够附着更多的氮化硅颗粒，减缓氮化硅对出气孔的堵塞，延长硅烷环的使用寿命。
[0016]进一步的，所述喷头式硅烷环为可拆卸的多段式结构，分段处可处于进气管道、第一出气支路管道、第二出气支路管道上的一处或者多处。在使用中，硅烷环出口处面临着整体变形带来的不便于更换问题，设计上述可拆卸的多段式结构是为了便于更换变形了的硅烷环出口，分段处处于进气管道、第一出气支路管道、第二出气支路管道上的一处或者多处均可解决上述技术问题，在分段的同时分别在分段处分段后的两段连接处设置记号点，用于检测分段处分段后的两段对接后是否有效的对接与水平安装。
[0017]进一步的，所述可拆卸的多段式结构的可拆卸连接方式包括但不限于密封的螺纹套筒式连接，法兰盘密封连接等管道密封连接中的常规技术手段。
[0018]本发明还公开了一种多段可拆卸喷头式硅烷环，用于解决硅烷环出口处面临着整体变形带来的不便于更换的技术问题，其所采用的基本技术方案为:
包括进气管道、第一出气支路管道、第二出气支路管道，其特征在于，所述多段可拆卸喷头式硅烷环为可拆卸的多段式结构，分段处可处于进气管道、第一出气支路管道、第二出气支路管道上的一处或者多处。在使用中，硅烷环出口处面临着整体变形带来的问题，设计上述可拆卸的多段式结构是为了便于更换变形了的硅烷环出口，分段处处于进气管道、第一出气支路管道、第二出气支路管道上的一处或者多处均可解决上述技术问题，在分段的同时分别在分段处分段后的两段连接处设置记号点，用于检测分段处分段后的两段对接后是否有效的对接与水平安装。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是硅烷环与离子源的工作关系示意图；
图2是现有硅烷环的主视结构图(左上)、侧视结构图(右上)、俯视结构图(左下)；
图3是本发明所述多段可拆卸喷头式硅烷环的实施例1的主视结构图(左上)、侧视结构图(右上)、俯视结构图(左下)；
图4是本发明所述多段可拆卸喷头式硅烷环中多孔喷头的正面结构示意图；
图5是本发明所述多段可拆卸喷头式硅烷环中多孔喷头的侧面结构示意图；
图6是本发明所述多段可拆卸喷头式硅烷环中多孔喷头的强化防塞外喷头的结构示意图；
附图中标记及相应的零部件名称:
10-进气管道11-进气口 12-固定盘121-固定孔21-第一出气支路管道22-第二出气支路管道31-第一出气口 32-第二出气口 40-多孔喷头41-喷头盘本体42-气流出孔43-强化防塞外喷头51-进气管道第一分段处52-进气管道第二分段处53-第一出气支路管道分段处54-第二出气支路管道分段处61-硅烷环62-等离子体63-离子源。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0021]如图1所示为现有硅烷环与离子源的工作关系示意图，在离子源63内通入氩气，同时在离子源内的电极加上脉冲高压，使电极的尖端发生放电，将氩气解离，产生等离子体62，等离子体62在氩气的压力下沿着一细小通道进入反应腔，将出口端NH3解离，混合而成Ar/ NH3等离子体从出口喷出。再将距出口端一定距离之外均匀喷入的硅烷气解离，被解离的氨气和硅烷在工艺腔内发生反应生成氮化硅沉积在硅片衬底上。为了保证SiH4气体均匀喷入Ar/ NH3等离子体中覆盖范围内，并被Ar/NH3等离子体解离，在工艺腔内发生化学反应生成氮化硅沉积在衬底上，所述的PECVD系统中需要安装硅烷气体分布系统，这种装置即所谓的硅烷环61。
实施例1:
如图4、图5所示为本发明所述多段可拆卸喷头式硅烷环中多孔喷头的正面与侧面结构示意图，包括喷头盘本体41，所述喷头盘本体41与硅烷环的出气口(包括第一出气口 31、第二出气口 32)密封配合，所述气流出孔42在喷头盘本体41上的排布为沿圆周方向的对称分布。所述气流出孔数量为9个，其中I个处于喷头盘中心位置，其余八个排布在同一圆周上。这里并不限定气流出孔的大小、数量、排布，各种可以在喷头盘本体上进行开孔的方案均可行，本方案的实质原理为，此设计的重点为喷头式设计上出口处的气流出孔的气流流速大于更改前直接管道式出口气流流速，这样就使电离后的部分-NH2+等活性基团更少的进入硅烷环使其与硅烷环内喷出的硅烷反应生成氮化硅薄膜，从而也减少了吸附在硅烷环内壁上氮化硅，这样就有效地延长了硅烷环内氮化硅沉积时间，减少了堵塞概率。
[0022]进一步的，所述多孔喷头40可拆卸安装在硅烷环的出气口处或者与硅烷环的出气口一体成型密封配合，这样加装了娃烧环防塞多孔喷头40后的娃烧环由原来的直接管道出口重新设计为喷头式出口，优选的喷头也可拆卸式设计，能方便喷头的单独更换。
[0023]进一步的，硅烷环防塞多孔喷头40与硅烷环的各出气支路管道的连接方式包括但不限于螺纹套接、法兰盘连接、夹有密封垫圈的法兰盘连接。上述连接方式均为常用的管道喷头之间的连接方案，密封效果好。
[0024]如图6所示是本发明所述多段可拆卸喷头式硅烷环中多孔喷头的强化防塞外喷头的结构示意图，强化防塞外喷头43设置在所述喷头盘本体41的气流出孔42处，强化防塞外喷头43与喷头盘本体41的连接方式可为一体成型或者可拆卸式连接。在气流出孔处设置强化防塞外喷头，增加了出口处外部的管壁面积，使之能够附着更多的氮化硅颗粒，减缓氮化硅对出气孔的堵塞，延长硅烷环的使用寿命。图中所示所述强化防塞外喷头43的形状为优选的直筒和锥筒组合而成的开口向外的喇叭状，效地增加了出口处外部的管壁面积，并且喇叭状使得氮化硅颗粒附着带来的影响最小，有效减缓了氮化硅对出气孔的堵塞。但强化防塞外喷头43的形状不限于，另外包括但不限于直筒或者开口向外的锥筒或者直筒上延伸锥筒的形状组合。
[0025]如图2所示是现有硅烷环的主视结构图(左上)、侧视结构图(右上)、俯视结构图(左下);包括进气管道10，进气管道10 —端为进气口 11，进气管道10另一端延伸出第一出气支路管道21、第二出气支路管道22，所述进气管道10的进气口 11 一端设置有用于固定的固定盘12，固定盘12上设置有多个固定孔121，所述第一出气支路管道21、第二出气支路管道22背向进气管道10的一端分别为第一出气口 31、第二出气口 32，第一出气支路管道21与第二出气支路管道22整体呈环状分布，所述第一出气口 31、第二出气口 32朝向离子源中心位置，所述第一出气支路管道的第一出气口、所述第二出气支路管道的第二出气口处均设置有如上所述硅烷环防塞多孔喷头。
[0026]上述技术方案的有益效果在于，多段可拆卸喷头式硅烷环技术方案中多孔喷头可安装在娃烧环的出气口处或者与娃烧环的出气口一体成型密封配合，这样加装了娃烧环防塞多孔喷头后的硅烷环由原来的直接管道出口重新设计为喷头式出口，本方案的实质原理为，此设计的重点为喷头式设计上出口处的气流出孔的气流流速大于更改前直接管道式出口气流流速，这样就使电离后的部分-NH2+等活性基团更少的进入硅烷环使其与硅烷环内喷出的硅烷反应生成氮化硅薄膜，从而也减少了吸附在硅烷环内壁上氮化硅，这样就有效地延长了硅烷环内氮化硅沉积时间，减少了堵塞概率。同时，在气流出孔处设置强化防塞外喷头，增加了出口处外部的管壁面积，使之能够附着更多的氮化硅颗粒，减缓氮化硅对出气孔的堵塞，延长硅烷环的使用寿命。
[0027]进一步的，所述喷头式硅烷环为可拆卸的多段式结构，分段处可处于进气管道、第一出气支路管道、第二出气支路管道上的一处或者多处，如图3中所示包括的分段处有进气管道第一分段处51，进气管道第二分段处52，第一出气支路管道分段处53，第二出气支路管道分段处54，但不限于此，可以为一处或者多出分段。在使用中，硅烷环出口处面临着整体变形带来的不便于更换问题，设计上述可拆卸的多段式结构是为了便于更换变形了的硅烷环出口，分段处处于进气管道、第一出气支路管道、第二出气支路管道上的一处或者多处均可解决上述技术问题，在分段的同时分别在分段处分段后的两段连接处设置记号点，用于检测分段处分段后的两段对接后是否有效的对接与水平安装。
[0028]进一步的，所述可拆卸的多段式结构的可拆卸连接方式包括但不限于密封的螺纹套筒式连接，法兰盘密封连接等管道密封连接中的常规技术手段。
[0029]采用前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
[0030]如上所述，可较好的实现本发明。
【权利要求】
1.硅烷环防塞多孔喷头，其特征在于，包括喷头盘本体(41)，所述喷头盘本体(41)与硅烷环的出气口密封配合，所述喷头盘本体(41)上设置有至少一个小于硅烷环的出气口口径的气流出孔(42)。
2.如权利要求1所述硅烷环防塞多孔喷头，其特征还在于，所述硅烷环防塞多孔喷头与硅烷环的各出气支路管道的一体成型或者可拆卸式密封连接。
3.如权利要求2所述硅烷环防塞多孔喷头，其特征还在于，硅烷环防塞多孔喷头(40)与硅烷环的各出气支路管道的连接方式包括但不限于螺纹套接、法兰盘连接、夹有密封垫圈的法兰盘连接。
4.如权利要求1所述硅烷环防塞多孔喷头，其特征还在于，所述气流出孔(42)在喷头盘本体(41)上的排布为沿圆周方向的对称分布，所述气流出孔数量为9个，其中I个处于喷头盘中心位置，其余八个排布在同一圆周上。
5.如权利要求1所述硅烷环防塞多孔喷头，其特征还在于，所述喷头盘本体的气流出孔(42)处还设置有强化防塞外喷头(43)，强化防塞外喷头(43)与喷头盘本体的连接方式为一体成型或者可拆卸式连接。
6.如权利要求5所述硅烷环防塞多孔喷头，其特征还在于，所述强化防塞外喷头(43)的形状包括但不限于直筒或者开口向外的锥筒或者直筒上延伸锥筒的形状组合。
7.多段可拆卸喷头式硅烷环，其特征在于，包括进气管道(10)，进气管道(10)—端为进气口(11)，进气管道(10)另一端延伸出第一出气支路管道(21)、第二出气支路管道(22)，所述第一出气支路管道(21)、第二出气支路管道(22)背向进气管道的一端分别为第一出气口(31)、第二出气口(32)，所述第一出气支路管道(21)的第一出气口(31)、所述第二出气支路管道(22)的第二出气口(32)处均设置有如权利要求1-6中任意一项所述的硅烷环防塞多孔喷头。
8.如权利要求7所述多段可拆卸喷头式硅烷环，其特征还在于，所述喷头式硅烷环为可拆卸的多段式结构，分段处可处于进气管道(10)、第一出气支路管道(21)、第二出气支路管道(22)上的一处或者多处。
9.如权利要求8所述多段可拆卸喷头式硅烷环，其特征还在于，所述可拆卸的多段式结构的可拆卸连接方式包括但不限于密封的螺纹套筒式连接，法兰盘密封连接。
10.多段可拆卸喷头式硅烷环，包括包括进气管道(10)，进气管道(10)—端为进气口(11)，进气管道(10)另一端延伸出第一出气支路管道(21)、第二出气支路管道(22)，其特征在于，所述多段可拆卸喷头式硅烷环为可拆卸的多段式结构，分段处可处于进气管道、第一出气支路管道、第二出气支路管道上的一处或者多处。
【文档编号】C23C16/455GK104233232SQ201410540347
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】徐涛, 侯林均, 龙巍, 吴昕, 林洪峰 申请人:天威新能源控股有限公司