专利名称：制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气相淀积反应室的制作方法
技术领域：
本发明设计制备非晶硅薄膜设备，进一步是指用于沉积薄膜电池P、 I、 N 层的等离子体增强化学气相淀积设备反应室装置。
背景技术：
光伏行业近几年发展迅速，作为光伏行业的第一代产品——晶体硅太阳能 技术已经得到了长足的发展，技术成熟，国内整个产业链基本拉通，所有设备 均实现国产化。光伏行业的第二代产品——薄膜太阳能己经在国内开始研发。 连续式PECVD是薄膜太阳能电池生产线上最为关键的设备。该设备主要用于沉 积薄膜电池P、 I、 N层，分别由各个独立的反应室组成。各个反应室相互独立， 避免交叉污染，且在各个室传递过程中避免与大气接触。
在国外，该设备已经研发，但该设备结构复杂、价格昂贵，体积庞大。国 内 一些研究机构及大专院校难以接受。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出一种制备非 晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气相淀积反应室，该反应室结构形式可满 足薄膜电池P、 I、 N层沉积，同时，结构较简单，适合用于做薄膜电池研制， 并能满足小尺寸电池片(150X150mm2)的生产。
本发明的技术解决方案是，所述制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化 学气相淀积反应室包括一个由底板和装在该底板上的反应罩组成的圆筒形大反应室，其结构特点是，所述大反应室中设有一个入片室和三个结构相同的圆形 小反应室，该三个圆形小反应室的轴心线均与大反应室的轴心线平行，且同一 水平截面上所述三个圆形小反应室和入片室的圆心到大反应室圆心的距离均相 等，该三个圆形小反应室和入片室的圆心分布在所述截面的同一圆周上；并且
所述圆形小反应室由位于大反应室下部的下反应室和位于大反应室上部 并与所述下反应室相对的可升降上反应室组成；
机械传送臂由位于所述大反应室中心且相对于所述底板为密封连接的转 轴和一端装在该转轴上的可升降横臂组,，_载有基片的所述横臂在转轴驱动下 可运行至所述下反应室和上反应室之间；
载有基片的所述横臂运行至一个下反应室上方后，下降至该下反应室的上 端口，相应的上反应室下降至该载有基片的横臂上而与该横臂及所述下反应室 组成密封的所述圆形小反应室。
入片室由位于大反应室底板上并设有屏蔽层的电加热器和位于该电加热 器上方并安装在大反应室的所述反应罩上的可开启密封门组成。
本发明装置的工作过程为，如图1和图2所示，基片从入片室2处放到机 械传送臂的横臂17上，然后关闭密封门25;电动机10启动后带动转轴6旋转， 驱动横臂17到达某一小反应室的下反应室与上反应室之间的预定位置后，机械 传送臂的横臂17通过气缸24动作下降而与下反应室接触，上反应室通过上反 应室升降气缸21动作下降而与横臂17接触，三者之间有密封圈，形成一个独 立的小反应室，抽真空、加热；通工艺气反应；工艺结束后，按相反的顺序将 反应室分离，然后机械传送臂承载基片到另一个反应室反应，依次进行同样的 动作，则可完成基片在三个不同的独立小反应室生长I、 P、 N层，达到制备非 晶硅薄膜的目的。由以上可知，本发明为一种制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气 相淀积反应室，可满足薄膜电池P、 I、 N层沉积，其结构较简单，适合用于做
薄膜电池研制，并能满足小尺寸电池片(150X150mm2)的生产。
图1是本发明所述反应室的一种实施例俯视结构示意图； 图2是图1所示装置的A—A向剖视结构。
在图中
l一大反应室，
4一第二小反应室，
7—底板，
IO—电动机，
13—进气口，
16—基片，
19—加热器，
2—入片室，
5—第三小反应室，
8—电加热器，
3—第一小反应室， 6—转轴， 9一同步带，
ll一磁流体密封件，12—定位板，
14—抽气口，
17—横臂，
20—内屏蔽罩，
15—进气匀流板, 18—观察窗，
21—上反应室升降气缸，22—张力弹簧，23—焊接金属波纹管,
24—气缸， 27—底座， 30—轴帽，
25—密封门， 28—罩形基座， 31—升降杆。
26—反应罩， 29—连接杆，
具体实施例方式
如图1所示，所述制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气相淀积反 应室包括一个由底板7和装在该底板7上的反应罩26组成的圆筒形大反应室1，
其结构特点是，所述大反应室1中设有-;.个入片室2和三个结构相同的圆形小 反应室，即第一小反应室3、第二小反应室4、第三小反应室5，该三个圆形小反应室的轴心线均与大反应室1的轴心线平行，且同一水平截面上所述三个圆 形小反应室和入片室的圆心到大反应室圆心的距离均相等，该三个圆形小反应 室和入片室的圆心分布在所述截面的同一圆周上；并且
所述圆形小反应室由位于大反应室下部的下反应室和位于大反应室上部 并与所述下反应室相对的可升降上反应室组成；其中
下反应室的底座27焊接在底板7上，为水冷夹层结构；该下反应室的底部 设有工艺气体进气口 13、抽气口 14及高频电源(RF)引入；下反应室中还设 有进气匀流板15，以保证进气的均匀；下反应室上还可设置观察窗18，与大反 应室1的观察窗相对应，便于观察反应室做工艺时的情况；
上反应室为一活动的室体，其下端岁敞口的罩形基座28中装有加热器19 和内屏蔽罩20，罩形基座28顶部通过置于焊接金属波纹管23中的连接杆29 与该焊接金属波纹管23的顶端连接并与大反应室1外部的上反应室升降气缸 21的活塞相连，可伸缩的焊接金属波纹管23的下端与反应罩26上的支架固定 连接而使该上反应室在所述大反应室1中可作上、下升降并相对外界保持密封； 通过上反应室升降气缸21的活塞伸缩可带动整个上反应室作上、下(升、降)运行。
机械传送臂由位于所述大反应室1中心且相对于所述底板7为密封连接的 转轴6和一端装在该转轴6上的可升降横臂17组成一 "L"型结构，主要用来 承载基片16到各个小反应室做工艺;载有基片16的所述横臂17在转轴6驱动 下可运行至所述下反应室和上反应室之间；并且
可升降横臂17的组成是，连接在底板7底面上的电动机10、同步带9通 过磁流体密封件11与机械传送臂的转轴6下端相连，电动机10带动转轴6旋 转； 一侧同所述横臂17 —端固定连接的轴帽30套装在转轴6上端且该轴帽30与转轴6之间装有张力弹簧22; —根升降杆31的下端位于轴帽30上方而该升 降杆31的上端同可伸縮的焊接金属波纹管23上端及气缸24的活塞连接；该焊 接金属波纹管23下端及气缸24分别同反应罩26上的支架固定连接；气缸24 的活塞伸出时使升降杆31往下运动，压迫轴帽30及横臂17下行；当横臂17 需上升时，气缸24复位，轴帽30靠张力弹簧22的弹性形变复位而上升。
载有基片的所述横臂运行至一个下反应室上方后，下降至该下反应室的上 端口，相应的上反应室下降至该载有基片的横臂上而与该横臂及所述下反应室 组成密封的圆形小反应室。
入片室2由位于大反应室1底板7上并设有屏蔽层的电加热器8和位于该 电加热器8上方并安装在大反应室1的所述反应罩26上的可开启密封门25组 成。该电加热器8采用灯管发热，中间有多层屏蔽层。
以基片16尺寸为150X150mr^为，j，底板7为25厚、直径为1200mm的 不锈钢圆板，两面要求粗糙度达到真空密封要求，在底板7上焊接三个下反应 室的底座27，直径为330mm，为夹层水冷结构，端面有密封槽。
三个上反应室的罩形基座28为外径330mm、内径300，深55的罩体，材 料为铝。上反应室的屏蔽层采用1.5厚的耐热不锈钢制作，共三层，加热采用 灯管。
上、下反应室之间的距离为30mm，焊接金属波纹管的压縮量大于50mm， 上反应室升降气缸21的行程为40mm，机械传动臂为焊接件，要求保证焊接变 形小，垂直度要求高。张力弹簧22采用直径为3mm的不锈钢丝，变形量约40， 承载能力大于200Kg。大反应室1中心底部的磁流体密封件11为真空和大气之 间的连接件。三个圆形小反应室3、 4、 5的抽气口为DN63接口，大反应室1 的抽气口为DNIOO。
权利要求
1、一种制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气相淀积反应室，包括一个由底板(7)和装在该底板(7)上的反应罩(26)组成的圆筒形大反应室(1)，其特征是，所述大反应室(1)中设有一个入片室(2)和三个结构相同的圆形小反应室，该三个圆形小反应室的轴心线均与大反应室(1)的轴心线平行，且同一水平截面上所述三个圆形小反应室和入片室(2)的圆心到大反应室(1)圆心的距离均相等，该三个圆形小反应室和入片室(2)的圆心分布在所述截面的同一圆周上；并且所述圆形小反应室由位于大反应室(1)下部的下反应室和位于大反应室上部并与所述下反应室相对的可升降上反应室组成；机械传送臂由位于所述大反应室(1)中心且相对于所述底板(7)为密封连接的转轴(6)和一端装在该转轴上的可升降横臂(17)组成，载有基片(16)的所述横臂(17)在转轴(6)驱动下可运行至所述下反应室和上反应室之间；载有基片(16)的所述横臂(17)运行至一个下反应室上方后，下降至该下反应室的上端口，相应的上反应室下降至该载有基片(16)的横臂(17)上而与该横臂(17)及所述下反应室组成密封的所述圆形小反应；入片室(2)由位于大反应室(1)底板(7)上并设有屏蔽层的电加热器(8)和位于该电加热器(8)上方并安装在大反应室(1)的所述反应罩(26)上的可开启密封门(25)组成。
2、根据权利要求1所述制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气相淀 积反应室，其特征是，下反应室的底座.(27)焊接在底板(7)上，为水冷夹层 结构；该下反应室的底部设有工艺气体进气口 (13)、抽气口 (14)及高频电源(RF)引入；下反应室中还设有进气匀流板(15);上反应室的下端为敞口的罩形基座(28)中装有加热器(19)和内屏蔽罩(20)，罩形基座(28)顶部通 过置于焊接金属波纹管(23)中的连接杆(29)与该焊接金属波纹管(23)的 顶端连接并与大反应室(1)外部的上反应室升降气缸(21)的活塞相连，可伸 縮的焊接金属波纹管(23)的下端与反应罩(26)上的支架固定连接。
3、根据权利要求1所述制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气相 淀积反应室，其特征是，所述可升降的横臂(17)的组成为，连接在底板(7) 底面上的电动机(10)、同步带(9)通过磁流体密封件(11)与机械传送臂的 转轴(6)下端相连， 一侧同所述横臂(17) —端固定连接的轴帽(30)套装在 转轴(6)上端且该轴帽(30)与转轴(6)之间装有张力弹簧(22); —根升降 杆(31)的下端位于轴帽(30)上方而该升降杆(31)的上端同可伸縮的焊接 金属波纹管(23)上端及气缸(24)的活塞连接；该焊接金属波纹管(23)下 端及气缸(24)分别同反应罩(26)上的支架固定连接。
4、根据权利要求1所述制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气相淀 积反应室，其特征是，所述入片室(2)由位于大反应室(1)底板(7)上并设 有屏蔽层的电加热器(8)和位于该电加热器(8)上方并安装在所述反应罩(26) 上的可开启密封门(25)组成。
全文摘要
一种制备非晶硅薄膜的连续式等离子体增强化学气相淀积反应室，包括一个由底板和装在该底板上的反应罩组成的圆筒形大反应室，所述大反应室中设有一个入片室和三个结构相同的圆形小反应室，该三个圆形小反应室的轴心线均与大反应室的轴心线平行，且同一水平截面上所述三个圆形小反应室和入片室的圆心到大反应室圆心的距离均相等，该三个圆形小反应室和入片室的圆心分布在所述截面的同一圆周上。它可满足薄膜电池P、I、N层沉积，其结构较简单，适合用于做薄膜电池研制，并能满足小尺寸电池片的生产。
文档编号C23C16/44GK101481795SQ20081014393
公开日2009年7月15日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年12月12日
发明者刘良玉, 周大良 申请人:中国电子科技集团公司第四十八研究所