[发明专利]一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LPCVD工艺腔中的气体吹扫系统，具体地讲是涉及一种防止LPCVD工艺腔室之间交叉污染以及能够吹扫ZnO颗粒的气体吹扫系统。

本发明还涉及一种运用上述系统的LPCVD工艺中的气体吹扫方法。

背景技术

随着能源的日益短缺，可再生绿色能源的开发和利用越来越受到人们的关注，尤其是对太阳能的利用，带动了太阳能光伏发电系统，特别是光伏电池和大面积光伏模块器件的开发和应用。

薄膜太阳能电池在弱光条件下仍可发电，并且具有面积大、轻薄透明、生产过程能耗低等特点，具备大幅度降低原材料和制造成本的潜力。因此，目前市场对薄膜太阳能电池的需求正逐渐增长，而制造薄膜太阳能电池的技术更成为近年来的研究热点。

ZnO是一种N型直接带隙半导体材料，室温下禁带宽度Eg为3.37eV。由于其原材料丰富且无毒，具有高电导和高透过率，并且在H等离子体环境中性能稳定，因此，在太阳能电池领域，ZnO作为透明导电氧化物薄膜进一步提高了Si薄膜太阳能电池的效率和稳定性，加快了产业化进程，器件中作为陷光结构的绒面ZnO薄膜前电极和背反射电极显得尤为重要。

ZnO的生长方法有很多，包括脉冲激光沉积、低压金属有机物化学气相沉积、射频/中频/直流溅射、电子束和热反应蒸发、等离子体化学气相沉积、喷雾热分解和溶胶-凝胶法等，其中低压金属有机物化学气相沉积(LPCVD)是目前普遍被采用和工业化的方法。

在低压金属有机物化学气相沉积中，玻璃基板靠传动装置输送到金属气体反应腔内，当玻璃被滚轮输送到预定位置后，由位于加热板下方的顶针系统升出托起玻璃基板离开滚轮，这时滚轮系统向两侧收缩让开玻璃下方所在区域，之后顶针系统下降将玻璃放置在加热板表面，反应腔内气体温度在200℃时反应最强烈，在反应过程中气体在玻璃基板上进行沉积。

为了保证LPCVD的单个机台的产能，加快LPCVD机台的工艺节拍，一般会并排线性排放4-6个工艺腔室，如图1所示，包括：1、加热腔，2、加热腔和工艺腔(一)之间的门阀，3、工艺腔泵抽口位置，4、加热板，5、传输滚轮，6、工艺腔(二)，7、工艺腔(三)，8、玻璃位置，9、相连工艺腔室之间传输玻璃的缝隙，10、工艺腔(四)，11、冷却腔，12、工艺腔(四)和冷却腔之间的门阀，13、工艺腔(一)。玻璃在四个工艺腔室中的传输的方式为：玻璃先由加热腔加热到设定温度后，位置2处的加热腔和工艺腔(一)之间的门阀开启，玻璃由加热腔传输到工艺腔(一)，玻璃在滚轮和顶针的作用下将玻璃从滚轮上传输到加热板上，开始工艺镀膜，当完成工艺镀膜后，通过顶针的上、下运动以及滚轮的伸缩运动再次将玻璃传输到滚轮上，滚轮将玻璃从工艺腔(一)传输到工艺腔(二)。两个工艺腔室之间没有门阀，留出一个小缝隙供玻璃在工艺腔室之间进行传输。如图2所示，包括：14、两个工艺腔室之间为了保证玻璃的传输所开的缝隙，15、固定螺丝，用来连接、固定两个工艺腔室，通过固定螺丝将多个工艺腔室连接固定，16、工艺腔对接腔壁，17、工艺腔侧壁，18、工艺腔腔室的上盖。

玻璃在每一个工艺腔室的沉积时间为：若TCO薄膜要求的总厚度为n，总的沉积时间为t，工艺腔室总数为m，则玻璃在每一个工艺腔室所需要沉积的薄膜厚度为n/m，时间为t/m。通过增加工艺腔的数目可以减少玻璃在每个工艺腔室的沉积时间从而达到加快生产节拍时间、增加产能的目的。但是由于相连的工艺腔之间必须开一个小缝隙来保证玻璃在不同工艺腔室之间的传输。由图1可以看到，每一个工艺腔室在左右两边均有一个对称的泵抽口，反应气体与残余气体的混合物经由这两个泵抽口被抽走，保证工艺腔气体的压力恒定。但是由于在泵抽口处，气体的抽速比较大，前一个工艺腔的泵抽口可以通过缝隙对相连的工艺腔进行抽气，每一个缝隙两侧均有两个泵抽口，这样在该缝隙两侧区域形成一个抽气能力强的空间，工艺腔的串接加强了该区域的抽气能力，导致更多反应气体被快速的抽走，减少了该区域反应气体在腔室之间的存留时间，会导致靠近缝隙侧的BZO膜层的厚度偏薄，同时气体流速增加也加快了加热板边缘的散热，导致温度均匀性变差，并且由于对工艺腔室气场均匀性的影响，严重影响BZO薄膜的均匀性。

发明内容