CN111370302A - 一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***及方法。为了克服现有技术压力计设置在源瓶出气口,被三氯氧磷腐蚀,造成使用寿命短的问题;本发明采用的***包括源瓶和炉管,源瓶中连接有两根管道,一根管道连接炉管,炉管通向被制备的硅片,在源瓶与炉管之间的管道上设置有出气阀;源瓶的另一根管道连接有进气阀,进气阀的另一端通过管道连接有第一流量计;第一流量计的另一端为小氮进气口,在第一流量计与进气阀之间的管道中设置有源瓶压力计;源瓶的两根管道相互连接,在两根管道的连接管道上设置有衡压阀。源瓶压力计设置在源瓶进气口前,避免了源瓶压力计受三氯氧磷的腐蚀,延长了源瓶压力计的使用寿命,节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅太阳电池生产领域,尤其涉及一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***及方法。
背景技术
太阳能发电技术已经日渐成熟,而PN结是晶体硅太阳能电池的核心部分,没有PN结就不能将光转换为电,因此,PN结的制造是一道重要的工序。现主要通过扩散炉扩散源瓶中的三氯氧磷蒸汽来制造太阳能电池的PN结。传统低压扩散炉压力计安装于源瓶出气端,三氯氧磷具有腐蚀性(尤其和水汽反应生成偏磷酸),由于源瓶到炉管的气路距离较长,部分三氯氧磷会聚集在气路壁中;如果发生气密性差或经历换源等情况,空气中的水汽会与残留的三氯氧磷反应生成偏磷酸,腐蚀性会大大增强。三氯氧磷蒸汽经过压力计,腐蚀导致压力计使用寿命严重偏低。
例如,一种在中国专利文献上公开的“一种适用于低压扩散炉的源压控制方法及***”,其公告号“CN 110034011A”,包括源瓶,所述源瓶上连接有两根管道,两根管道上分别设置有第一开关阀和第二开关阀,两根管道之间连通有通管,通管上设置有平衡气动阀,一根管道的一端设置有进气气动阀,管道上设置有进气质量流量控制器,通管位于第一开关阀与进气质量流量控制器之间,所述进气质量流量控制器的一端通过管道连接有压力控制器。压力传感器设计在源瓶的出气口,容易被三氯氧磷腐蚀,大大降低压力传感器的寿命。
发明内容
本发明主要解决现有技术压力计设置在源瓶出气口,被三氯氧磷腐蚀,造成使用寿命短的问题;提供一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***及方法,将压力计设计在源瓶的进气口,大大增加压力计的使用寿命。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***包括源瓶和炉管,所述源瓶中连接有两根管道,一根管道连接炉管,炉管通向被制备的硅片,在源瓶与炉管之间的管道上设置有出气阀;所述源瓶的另一根管道连接有进气阀,所述的进气阀的另一端通过管道连接有第一流量计;所述的第一流量计的另一端为小氮进气口,在第一流量计与进气阀之间的管道中设置有源瓶压力计;源瓶的两根管道相互连接,在所述的两根管道的连接管道上设置有衡压阀。该***结构简单;在通源时,氮气从第一流量计的小氮进气口进入,依次流经第一流量计、源瓶压力计和进气阀,之后进入到源瓶中,带走源瓶中的三氯氧磷,经过出气阀送入炉管,对炉管后的硅片进行PN结的制备工艺。设置衡压阀,在不通源时,关闭进气阀和出气阀,打开衡压阀,平衡源瓶两根管道的气压,避免了磷源(三氯氧磷)倒灌进入进气侧的源瓶压力计,延长了源瓶压力计的使用寿命。源瓶压力计设计在进气阀之前,使得在通源时源瓶中的三氯氧磷不会经过源瓶压力计,避免源瓶压力计被三氯氧磷腐蚀,大大延长了源瓶压力计的使用寿命,从原来的使用寿命在一年左右提升到了六年以上,大大减少成本。
作为优选,所述的***还包括清洗阀,所述的清洗阀的一端连接炉管;清洗阀的另一端连接到进气阀与源瓶压力计连接管道上。在不通源时使用氮气对源瓶压力计进行清洗,保证了源瓶压力计上不会沾染或残留有三氯氧磷,做到了双保险,进一步加强了对源瓶压力计的保护。
作为优选,所述的***还包括小氧进气回路和大氮进气回路;所述的小氧进气回路和大氮进气回路均与炉管相连接;小氧进气回路包括第二流量计和小氧阀,第二流量计的一端为氧气进气端,第二流量计的另一端连接小氧阀的一端,小氧阀的另一端来连接炉管;大氮进气回路包括第三流量计和大氮阀,第三流量计的一端为氮气进气端,第三流量计的另一端连接大氮阀的一端,大氮阀的另一端来连接炉管。小氧回路和大氮回路分别为PN结制备工艺提供氧气和氮气,第二流量计和第三流量计分别检测氧气和氮气的流量,便于操作者更加准确地控制气体流量,保证制备出来的产品的质量。
作为优选,所述的***还包括进气压力计,所述的进气压力计设置在第一流量计的小氮进气口的管道上。进气压力计用于显示进入管道的氮气的压力,在超过阈值时报警,避免了充入过多的氮气影响PN结的制备工艺,保证了PN结产品的质量,也在一定程度上避免了充入氮气的压力过大使得管道涨裂的危险,保证了制备过程中的安全。
作为优选,所述的进气阀、出气阀、衡压阀、清洗阀、小氧阀和大氮阀均为气动阀;在出气阀与炉管之间的管道上设置有第一手动阀;在小氧阀与炉管之间的管道上设置有第二手动阀;在大氮阀与炉管之间的管道上设置有第三手动阀。设置手动阀,可以通过手动控制减少进入炉管的气体,在气动阀失去控制时保证不影响制备的PN结,保证产品质量,提高***的可靠性。
一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的方法,包括以下步骤:
S1:在通源之前向硅片进行一端时间的预氧化工序,在硅片表面形成一层氧化硅介质;在预氧化之后进行一段时间的源瓶降压工序,使得源瓶压力稳定;
S2:打开进气阀和出气阀,关闭衡压阀和清洗阀进行通源操作;在硅片上进行一次沉积、二次沉积、升温推进、恒温推进、降温和降温沉积工序之后完成通源操作;
S3:同时进行一段时间的源瓶回压和降温氧化。
在通源之前必须对硅片进行预氧化,在表面形成一层氧化硅介质。因为源瓶压力计设置在源瓶的进气口前,所以存在一定的延时,通入少量的氮气进行源瓶降压工作,使得源瓶压力稳定,保证之后制备工艺的安全。在完成通源之后进行源瓶回压,使其恢复常压。
作为优选,所述的步骤S1包括以下步骤:
S11:预氧化,打开小氧阀和大氮阀,从小氧阀中通的500~1000sccm的氧气,从大氮阀中通500~2000sccm的氮气;与氧化的时间为180~480s;
S12:源瓶降压,打开进气阀和出气阀,关闭衡压阀和清洗阀,从进气阀向源瓶通60~100sccm的氮气,同时从小氧阀中通的500~1000sccm的氧气,从大氮阀中通500~2000sccm的氮气;源瓶降压时间至多120s。
在通源之前必须对硅片进行预氧化,在表面形成一层氧化硅介质,通入氧气和氮气,对硅片进行预氧化。在硅片预氧化之后对源瓶进行降压,因为源瓶压力计设置在源瓶的进气口前,所以存在一定的延时,通入少量的氮气进行源瓶降压工作,使得源瓶压力稳定;通入的小氮只要达到源瓶能降压的最低标准,确保因此带入炉管内的三氯氧磷量尽量少,并且在高浓度氧气氛围下,硅片沉积的源量对最终的PN结影响忽略不计;时间控制在2分钟使源瓶压力稳定在规定值。
作为优选,所述的步骤S3包括以下步骤:
S3a:源瓶回压,打开进气阀,关闭出气阀,向源瓶中通60~100sccm的氮气,直到源瓶气压回到常压,停止向源瓶中通氮气,同时关闭进气阀;
S3b:降温氧化,从小氧阀中通的500~1500sccm的氧气,从大氮阀中通1000~2500sccm的氮气。
源瓶回压与降温氧化同时进行,节省工作时间,使得源瓶内的气压恢复常压,保证***的安全。
作为优选,所述的方法还包括:
在不进行通源时,平衡源瓶的两根管道之间的气压,关闭进气阀、出气阀和清洗阀并打开衡压阀;
在不进行通源时,使用氮气对源瓶压力计进行清洗,打开清洗阀,关闭进气阀、出气阀和衡压阀,氮气流经源瓶压力计通过清洗阀到炉管。
在不进行通源时,平衡源瓶两根管道的气压,避免三氯氧磷倒流回源瓶的进气口,保证源瓶气压不沾染三氯氧磷,保证了源瓶气压计的使用寿命。对管道与源瓶压力计使用氮气冲洗,保证了源瓶压力计不沾染或存留三氯氧磷,进一步保证了源瓶压力计的使用寿命。
本发明的有益效果是:
1.源瓶压力计设置在源瓶进气口前,避免了源瓶压力计受三氯氧磷的腐蚀,延长了源瓶压力计的使用寿命,节省成本。
2.在预氧化步骤之后增加源瓶降压步骤,在降温氧化步骤之后同时进行源瓶回压步骤,即节省了工艺的流程时间,又能够保证PN结制备工艺的安全。
3.在源瓶两根管道之间设置衡压阀,平衡气压,避免三氯氧磷倒流回源瓶压力计,保证了源瓶压力计的使用寿命。
4.设置清洗阀,在不通源时对管道与源瓶压力计使用氮气冲洗,保证了源瓶压力计不沾染或存留三氯氧磷,进一步保证了源瓶压力计的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的一种低压扩散炉源瓶***连接图。
图2是本发明的一种PN结制造工艺流程图。
图中1.源瓶,2.源瓶压力计,3.进气阀,4.出气阀,5.衡压阀,6.清洗阀,7.第一流量计,8.第二流量计,9.第三流量计,10.小氧阀,11.大氮阀,12.炉管,13.进气压力计。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一:
一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***,如图1所示,包括源瓶1和炉管12,源瓶1中连接有两根管道,分别为进气管道和出气管道,在出气管道上设置有出气阀4;出气管道连接炉管12,炉管12通向被制备的硅片。源瓶1的进气管道连接有进气阀3,进气阀3的另一端通过管道连接有第一流量计7。第一流量计7的另一端为小氮进气口。
在通源时,氮气从第一流量计7的小氮进气口进入,依次流经第一流量计7、源瓶压力计2和进气阀3,之后进入到源瓶1中,带走源瓶1中的三氯氧磷,经过出气阀4送入炉管12,对炉管12后的硅片进行PN结的制备工艺。
源瓶压力计2设计在进气阀3之前,使得在通源时源瓶1中的三氯氧磷不会经过源瓶压力计2,避免源瓶压力计2被三氯氧磷腐蚀,大大延长了源瓶压力计2的使用寿命,从原来的使用寿命在一年左右提升到了六年以上,大大延长了源瓶压力计的使用寿命,减少成本。
在进气管道中设置有源瓶压力计2。源瓶1的进气管道和出气管道相互连接,两根管道的连接管道上设置有衡压阀5。在第一流量计7的小氮进气口上还连接有进气压力计13。
在不进行通源时,平衡源瓶1的两根管道之间的气压,关闭进气阀3、出气阀4和清洗阀6并打开衡压阀5。平衡源瓶1两根管道的气压,避免了磷源(三氯氧磷)倒灌进入进气侧的源瓶压力计2,延长了源瓶压力计2的使用寿命。
进气压力计13用于显示进入管道的氮气的压力,在超过阈值时报警,避免了充入过多的氮气影响PN结的制备工艺,保证了PN结产品的质量;也在一定程度上避免了充入氮气的压力过大使得管道涨裂的危险,保证了制备过程中的安全。
炉管12还连接有清洗阀6,清洗阀6的另一端连接到进气阀3与源瓶压力计2连接管道上。
在不通源时,打开清洗阀6,关闭进气阀3、出气阀4和衡压阀5,氮气流经源瓶压力计2通过清洗阀6到炉管45。使用氮气对源瓶压力计2进行清洗,保证了源瓶压力计2上不会沾染或残留有三氯氧磷,做到了双保险,进一步加强了对源瓶压力计2的保护。
***还包括小氧进气回路和大氮进气回路。小氧进气回路和大氮进气回路均与炉管12相连接。
小氧进气回路包括第二流量计8和小氧阀10,第二流量计8的一端为氧气进气端,第二流量计8的另一端连接小氧阀10的一端,小氧阀10的另一端来连接炉管12。
大氮进气回路包括第三流量计9和大氮阀11,第三流量计9的一端为氮气进气端,第三流量计9的另一端连接大氮阀11的一端,大氮阀11的另一端来连接炉管12。
小氧回路和大氮回路分别为PN结制备工艺提供氧气和氮气,第二流量计8和第三流量计9分别检测氧气和氮气的流量,便于操作者更加准确地控制气体流量,保证制备出来的产品的质量。
上述的进气阀3、出气阀4、衡压阀5、清洗阀6、小氧阀10和大氮阀11均为气动阀。
一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的方法,如图2所示,包括以下步骤:
S1:在通源之前向硅片进行一端时间的预氧化工序,在硅片表面形成一层氧化硅介质;在预氧化之后进行一段时间的源瓶降压工序,使得源瓶压力稳定。
S11:预氧化,打开小氧阀10和大氮阀11,从小氧阀10中通的500~1000sccm的氧气,从大氮阀11中通500~2000sccm的氮气;与氧化的时间为180~480s。
在通源之前必须对硅片进行预氧化,在表面形成一层氧化硅介质,通入氧气和氮气,对硅片进行预氧化。
S12:源瓶降压,打开进气阀3和出气阀4,关闭衡压阀5和清洗阀6,从进气阀3向源瓶1通60~100sccm的氮气,同时从小氧阀10中通的500~1000sccm的氧气,从大氮阀11中通500~2000sccm的氮气;源瓶降压时间至多120s。
在硅片预氧化之后对源瓶进行降压,因为源瓶压力计设置在源瓶的进气口前,所以存在一定的延时,通入少量的氮气进行源瓶降压工作,使得源瓶压力稳定;通入的小氮只要达到源瓶能降压的最低标准,确保因此带入炉管内的三氯氧磷量尽量少,并且在高浓度氧气氛围下,硅片沉积的源量对最终的PN结影响忽略不计;时间控制在2分钟使源瓶压力稳定在规定值。
S2:打开进气阀3和出气阀4,关闭衡压阀5和清洗阀6进行通源操作;在硅片上进行一次沉积、二次沉积、升温推进、恒温推进、降温和降温沉积工序之后完成通源操作。
S3:同时进行一段时间的源瓶回压和降温氧化。
S3a:源瓶回压,打开进气阀3,关闭出气阀4,向源瓶1中通60~100sccm的氮气,直到源瓶气压回到常压,停止向源瓶中1通氮气,同时关闭进气阀3。
S3b:降温氧化,从小氧阀10中通的500~1500sccm的氧气,从大氮阀11中通1000~2500sccm的氮气。
源瓶回压与降温氧化同时进行,节省工作时间,使得源瓶内的气压恢复常压,保证***的安全。
在不进行通源时,平衡源瓶1的两根管道之间的气压,关闭进气阀3、出气阀4和清洗阀6并打开衡压阀5。
在不进行通源时,平衡源瓶两根管道的气压,避免三氯氧磷倒流回源瓶的进气口,保证源瓶气压不沾染三氯氧磷,保证了源瓶气压计的使用寿命。
在不进行通源时,使用氮气对源瓶压力计2进行清洗,打开清洗阀6,关闭进气阀3、出气阀4和衡压阀5,氮气流经源瓶压力计2通过清洗阀到炉管12。
对管道与源瓶压力计使用氮气冲洗,保证了源瓶压力计不沾染或存留三氯氧磷,进一步保证了源瓶压力计的使用寿命。
实施例二:
一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***,增加了若干手动阀。
在出气阀4与炉管12之间的管道上设置有第一手动阀;在小氧阀10与炉管12之间的管道上设置有第二手动阀;在大氮阀11与炉管12之间的管道上设置有第三手动阀。
设置手动阀,能够通过手动控制减少进入炉管12的气体流量,在气动阀失去控制时保证不影响PN结的制备,保证产品质量,提高***的可靠性。
本实施例除了增加了手动阀,其他设置与方法均与实施例一相同。
本发明的源瓶压力计2设置在源瓶1进气口前,避免了源瓶压力计2受三氯氧磷的腐蚀,延长了源瓶压力计的使用寿命,节省成本。在预氧化步骤之后增加源瓶降压步骤,在降温氧化步骤之后同时进行源瓶回压步骤,即节省了工艺的流程时间,又能够保证PN结制备工艺的安全。
Claims (9)
1.一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***,包括源瓶(1)和炉管(12),所述源瓶(1)中连接有两根管道,一根管道连接炉管(12),炉管(12)通向被制备的硅片,在源瓶(1)与炉管(12)之间的管道上设置有出气阀(4);其特征在于,所述源瓶(1)的另一根管道连接有进气阀(3),所述的进气阀(3)的另一端通过管道连接有第一流量计(7);所述的第一流量计(7)的另一端为小氮进气口,在第一流量计(7)与进气阀(3)之间的管道中设置有源瓶压力计(2);源瓶(1)的两根管道相互连接,在所述的两根管道的连接管道上设置有衡压阀(5)。
2.根据权利要求1所述的一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***,其特征在于,所述的***还包括清洗阀(6),所述的清洗阀(6)的一端连接炉管(12);清洗阀(6)的另一端连接到进气阀(3)与源瓶压力计(2)连接管道上。
3.根据权利要求1或2所述的一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***,其特征在于,所述的***还包括小氧进气回路和大氮进气回路;所述的小氧进气回路和大氮进气回路均与炉管(12)相连接;小氧进气回路包括第二流量计(8)和小氧阀(10),第二流量计(8)的一端为氧气进气端,第二流量计(8)的另一端连接小氧阀(10)的一端,小氧阀(10)的另一端来连接炉管(12);大氮进气回路包括第三流量计(9)和大氮阀(11),第三流量计(9)的一端为氮气进气端,第三流量计(9)的另一端连接大氮阀(11)的一端,大氮阀(11)的另一端来连接炉管(12)。
4.根据权利要求3所述的一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***,其特征在于, 所述的***还包括进气压力计(13),所述的进气压力计(13)设置在第一流量计(7)的小氮进气口的管道上。
5.根据权利要求3所述的一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***,其特征在于,所述的进气阀(3)、出气阀(4)、衡压阀(5)、清洗阀(6)、小氧阀(10)和大氮阀(11)均为气动阀;在出气阀(4)与炉管(12)之间的管道上设置有第一手动阀;在小氧阀(10)与炉管(12)之间的管道上设置有第二手动阀;在大氮阀(11)与炉管(12)之间的管道上设置有第三手动阀。
6.一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的方法,采用权利要求1~5任意一项中的一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的***,包括以下步骤:
S1:在通源之前向硅片进行一端时间的预氧化工序,在硅片表面形成一层氧化硅介质;在预氧化之后进行一段时间的源瓶降压工序,使得源瓶压力稳定;
S2:打开进气阀(3)和出气阀(4),关闭衡压阀(5)和清洗阀(6)进行通源操作;在硅片上进行一次沉积、二次沉积、升温推进、恒温推进、降温和降温沉积工序之后完成通源操作;
S3:同时进行一段时间的源瓶回压和降温氧化。
7.根据权利要求6所述的一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的方法,其特征在于,所述的步骤S1包括以下步骤:
S11:预氧化,打开小氧阀(10)和大氮阀(11),从小氧阀(10)中通的500~1000sccm的氧气,从大氮阀(11)中通500~2000sccm的氮气;与氧化的时间为180~480s;
S12:源瓶降压,打开进气阀(3)和出气阀(4),关闭衡压阀(5)和清洗阀(6),从进气阀(3)向源瓶(1)通60~100sccm的氮气,同时从小氧阀(10)中通的500~1000sccm的氧气,从大氮阀(11)中通500~2000sccm的氮气;源瓶降压时间至多120s。
8.根据权利要求6所述的一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的方法,其特征在于,所述的步骤S3包括以下步骤:
S3a:源瓶回压,打开进气阀(3),关闭出气阀(4),向源瓶(1)中通60~100sccm的氮气,直到源瓶气压回到常压,停止向源瓶中(1)通氮气,同时关闭进气阀(3);
S3b:降温氧化,从小氧阀(10)中通的500~1500sccm的氧气,从大氮阀(11)中通1000~2500sccm的氮气。
9.根据权利要求8所述的一种增加低压扩散炉源瓶压力计使用寿命的方法,其特征在于,所述的方法还包括:
在不进行通源时,平衡源瓶(1)的两根管道之间的气压,关闭进气阀(3)、出气阀(4)和清洗阀(6)并打开衡压阀(5);
在不进行通源时,使用氮气对源瓶压力计(2)进行清洗,打开清洗阀(6),关闭进气阀(3)、出气阀(4)和衡压阀(5),氮气流经源瓶压力计(2)通过清洗阀到炉管(12)。
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