一种双向管式PECVD系统及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种pecvd系统，特别是一种双向管式pecvd系统及其制备工艺。

背景技术：

pecvd技术是在低气压下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上(即样品放置的托盘)产生辉光放电，利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度，然后通入适量的工艺气体，这些气体经一系列化学反应和等离子体反应，最终在样品表面形成固态薄膜。

现有的pecvd设备包括取放舟系统和pecvd工艺反应炉管两部分，其中，取、放舟系统位于pecvd工艺反应炉管的同一侧，及石墨舟的进口和出口为同一个，但是此种方式存在的弊端是同一时间最多只能有两个石墨舟在设备中，一个放舟机械手上，一个pecvd工艺反应炉管中反应，然后取舟机械手取出，进行接续操作，且在pecvd工艺反应炉管中需要完成预热，反应和冷却三步，流程时间约为35-45分钟，其中石墨舟进入炉管后，需首先进行升温，将炉管内部和石墨舟升温至工艺反应所需求的温度，该步骤大致时间为10-15分钟左右，占用整个镀膜工艺的时间约30％左右。

目前对于太阳能电池生产线的管式pecvd工序来说，主要是由：舟页、石墨块、陶瓷棒、碳钎维棒组合而成，两个电极孔与pecvd设备的电极相互接触，使得石墨舟中的石墨片呈正、负交替电属性，即交替地与射频能量供应系统连接，在效果上，每对石墨片相当于微型平行板等离子体发生器。太阳能硅片被放置在石墨片的中间，淀积气体从平行板间流过，局部的等离子体完成沉积效果。

这样的石墨舟设计，对于单面进入系统的pecvd设备来说，是没有问题的，但如果pecvd设备是采用双面进出系统的话，将不再适合。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于解决现有的pecvd设备取放舟在同一侧，在pecvd工艺反应炉管中需要同时完成预热、反应和冷却操作，工时漫长，生产效率低下的问题，以及现有的石墨舟无法适用于双面进出系统的问题。

技术方案：本发明提供以下技术方案：

一种双向管式pecvd系统，包括pecvd设备及与之配合的pecvd用石墨舟，pecvd设备包括至少一个设备进口和一个设备出口，自设备进口朝向设备出口依次设置放舟部、预热部、pecvd工艺反应炉管、冷却部和取舟部。

采用双向的设计，设备进口设置于放舟部进口，设备出口设置于取舟部出口，石墨舟从设备进口进入，设备出口取出，在设备中，可以在每个工位同时容纳至少一个石墨舟，即整个设备能够同时容纳至少5个石墨舟，相对于现有技术而言具有长足的进步。

采用此种结构的设备，能够适用于所有需要进行预热的表面镀膜工艺，如表面镀氧化铝膜工艺等。

进一步地，所述放舟部和取舟部均包含至少一个能够进行传输石墨舟的机械手。

机械手的伸缩长度至少要保证机械手能够伸至pecvd工艺反应炉管并使得第一电极柱和第二电极柱形成电接触。

进一步地，放舟部、预热部、pecvd工艺反应炉管、冷却部和取舟部各部分间均设有隔热层。

避免了相互间温差的影响。

进一步地，每根pecvd工艺反应炉管的内壁均具有能够为石墨舟正负极供电的第二电极柱。

对应的，本设备所采用的石墨舟也要做出改进，包括多层堆叠设置的石墨舟片，相邻的石墨舟片间有用于放置硅片的空隙，在石墨舟片的靠近边缘处有两根将多片石墨舟片串接的第一电极柱，相邻的两片石墨舟片，分别连接到两根电极柱。

第一电极柱和第二电极柱配合，进行正负极供电。

进一步地，第二电极柱沿pecvd工艺反应炉管的长度方向延伸。

现有的技术手段是，只有在pecvd工艺反应炉管的底部对应有电极进行供电，而本申请可以在整个pecvd工艺反应炉管进行供电，提高了应用范围，当然，一般的情况还是只需要采用和现有技术相同位置，然后在pecvd工艺反应炉管的内壁设置对应的第二电极柱即可，这样可以节约成本，只有在特殊情况下，如采用的石墨舟为竖向，且超长叠加，就需要延长第二电极柱的长度。

进一步地，所述pecvd用石墨舟包括多层堆叠设置的石墨舟片，相邻的石墨舟片间有用于放置硅片的空隙，在石墨舟片的靠近边缘处有两根将多片石墨舟片串接的电极柱，相邻的两片石墨舟片，分别连接到两根电极柱。

现有的水平石墨舟正负极的位置固定，当石墨舟从单向进出炉体，只需要在石墨舟朝向炉体底部的位置设置正负极即可，但是此种炉体的设置方式对于生产较为耗时，而对应的，如果采用双向进出的方式，石墨舟正负极的位置肯定是需要调整，而采用本申请的设计，无论是水平石墨舟，还是竖向石墨舟，只要正负极设置在石墨舟片边缘，不影响硅片放置，就可以通过在炉体内的边缘设置与正负极配合的供电柱，完成石墨舟的正负极供电，同时能够进行双向进出。

进一步地，每片石墨舟片都仅与任一电极柱电连接，且相邻的两片石墨舟片，一片连接其中一根电极柱，另一片连接另一根电极柱。

进一步地，每片石墨舟片均与电极柱电连接。

进一步地，电极柱与石墨舟片相交而不连接的位置采用绝缘层隔绝。

一种双向管式pecvd系统的制备工艺，双向管式pecvd系统内至少同时具有两个pecvd用石墨舟分别在放舟部、预热部、pecvd工艺反应炉管、冷却部和取舟部中的任意两个工位同时进行对应的放舟操作、预热操作、pecvd工艺反应、冷却操作和取舟操作中的任意两个。

有益效果：本发明相对于现有技术：

采用本发明的设计，pecvd工艺的不同阶段在设备中不同的区域中独立完成，并可在设备控制系统的控制下同时进行，提升单台设备的产能约30％，以较少数量的pe机台来匹配前后工序的产能需求，减少生产线投资成本，降低能源消耗，总体上减少了生产成本。

此种pecvd用石墨舟适用于多类型的pecvd管式结构；

采用本发明的设计，导电结构直接与石墨片连接，而不用再通过石墨块连接，导电性能更好。

附图说明

图1为本发明pecvd设备的结构示意图；

图2为pecvd设备现有技术的结构示意图；

图3为现有技术的水平石墨舟在pecvd工艺反应炉管内设置的示意图；

图4为本发明pecvd用石墨舟的结构示意图；

图5为现有技术pecvd用石墨舟的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

如附图1、附图2和附图4所示，一种双向管式pecvd系统，包括pecvd设备及与之配合的pecvd用石墨舟，pecvd设备包括至少一个设备进口和一个设备出口，自设备进口朝向设备出口依次设置放舟部1、预热部2、pecvd工艺反应炉管3、冷却部4和取舟部5。

采用双向的设计，设备进口设置于放舟部进口，设备出口设置于取舟部出口，石墨舟6从设备进口进入，设备出口取出，在设备中，可以在每个工位同时容纳至少一个石墨舟6，如图3所示，石墨舟6需要抵住pecvd工艺反应炉管3的底部，即整个设备能够同时容纳至少5个石墨舟6，相对于现有技术而言具有长足的进步。

放舟部1和取舟部5均包含至少一个能够进行传输石墨舟的机械手(未图示)。

机械手的伸缩长度至少要保证机械手能够伸至pecvd工艺反应炉管并使得第一电极柱和第二电极柱形成电接触。

放舟部1、预热部2、pecvd工艺反应炉管3、冷却部4和取舟部5各部分间均设有隔热层(未图示)。

避免了相互间温差的影响。

每根pecvd工艺反应炉管3的内壁均具有能够为石墨舟正负极供电的第二电极柱(未图示)。

对应的，本设备所采用的石墨舟也要做出改进，包括多层堆叠设置的石墨舟片，相邻的石墨舟片间有用于放置硅片的空隙，其特征在于：在石墨舟片的靠近边缘处有两根将多片石墨舟片串接的第一电极柱，相邻的两片石墨舟片，分别连接到两根电极柱。

第一电极柱和第二电极柱配合，进行正负极供电。

第二电极柱沿pecvd工艺反应炉管3的长度方向延伸。

现有的技术手段是，只有在pecvd工艺反应炉管的底部对应有电极进行供电，而本申请可以在整个pecvd工艺反应炉管进行供电，提高了应用范围，当然，一般的情况还是只需要采用和现有技术相同位置，然后在pecvd工艺反应炉管的内壁设置对应的第二电极柱即可，这样可以节约成本，只有在特殊情况下，如采用的石墨舟为竖向，且超长叠加，就需要延长第二电极柱的长度。

进一步地，pecvd用石墨舟包括多层堆叠设置的石墨舟片7，相邻的石墨舟片7间有用于放置硅片的空隙，在石墨舟片的靠近边缘处有两根将多片石墨舟片串接的电极柱8，相邻的两片石墨舟片7，分别连接到两根电极柱8。

每片石墨舟片7都仅与任一电极柱8电连接，且相邻的两片石墨舟片7，一片连接一根电极柱8，另一片连接另一根电极柱8。

每片石墨舟片7均与电极柱8电连接。

电极柱8与石墨舟片7相交而不连接的位置采用绝缘层9隔绝。

现有的水平石墨舟正负极的位置固定，当石墨舟从单向进出炉体，只需要在石墨舟朝向炉体底部的位置设置正负极即可，但是此种炉体的设置方式对于生产较为耗时，而对应的，如果采用双向进出的方式，石墨舟正负极的位置肯定是需要调整，而采用本申请的设计，无论是水平石墨舟，还是竖向石墨舟，只要正负极设置在石墨舟片边缘，不影响硅片放置，就可以通过在炉体内的边缘设置与正负极配合的供电柱，完成石墨舟的正负极供电，同时能够进行双向进出。

实施例2

一种双向管式pecvd系统的制备工艺，双向管式pecvd系统内同时具有两个pecvd用石墨舟分别在放舟部和预热部两个工位同时进行对应的放舟操作和预热操作。

此处仅举例说明，系统同时至少至多5个pecvd石墨舟分别在放舟部、预热部、pecvd工艺反应炉管、冷却部和取舟部中同时进行放舟操作、预热操作、pecvd工艺反应、冷却操作和取舟操作。

对比例

如图3和图5所示的现有技术示意图，目前对于太阳能电池生产线的管式pecvd工序来说，主要是由：舟页、石墨块、陶瓷棒、碳钎维棒组合而成，图2是目前最常用的石墨舟一端图，其中标号10和11是石墨舟的两个电极孔，与pecvd设备的电极相互接触，使得石墨舟中的石墨片呈正、负交替电属性，即交替地与射频能量供应系统连接，在效果上，每对石墨片相当于微型平行板等离子体发生器。太阳能硅片被放置在石墨片的中间，淀积气体从平行板间流过，局部的等离子体完成沉积效果。