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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