一种管式PECVD设备的制作方法

本技术属于半导体设备，具体涉及一种管式pecvd设备。

背景技术：

1、pecvd(等离子增强化学气相沉积)设备主要利用等离子体聚合法在太阳能电池片上沉积形成氮化硅减反射膜，以提高太阳能电池的光电转换效率。pecvd设备利用电热炉体将石英管反应室中的温度保持在500℃左右，然后利用高频电源辉光放电产生等离子体促进气体分子的分解、化合、电离，反应完成后沉积在太阳能电池片上。

2、目前，传统pecvd设备主要面临提产瓶颈及提产设备稳定性不足的缺陷，以目前市场上最大产能机型为例，主要存在以下问题：

3、(1)设备采用六管布局，石英管内径一般为φ530mm～φ540mm，设备总高4500mm左右，受限于厂房空间高度和设备运输高度限制，设备在高度方向已无增管提产空间。

4、(2)石墨舟采用前后双舟6+6槽设计，石墨舟总长超过3米，相应的石英管和管内陶瓷支撑的长度超过4米，炉体长度近4米，在高温500～600℃的工况下，整体系统热膨胀变形非常大，高温下刚度稳定性较差。

5、(3)推舟sic桨支撑长度近4米，石墨舟载片量达到768片(182硅片)，石墨舟超过80公斤，桨前端的变形量超过30mm，易出现石墨舟对电极卡桨故障，设备运行稳定性差。

6、现有pecvd设备在长度方向的提产空间有限，且通过采用延长石墨舟提高载片量来实现提产，易导致设备稳定性进一步下降。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、操作便捷、结构强度高且有利于提高整体产能的管式pecvd设备。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种管式pecvd设备，包括：源柜、炉体柜和净化台，所述炉体柜内搭载有多个管式pecvd反应室，所述管式pecvd反应室内设有堆叠式石墨舟；所述源柜内装载有真空系统和射频系统，用于实现管式pecvd反应室内处于真空状态及射频放电；所述净化台内设有与管式pecvd反应室一一对应的推舟机构，用于实现堆叠式石墨舟自动进出管式pecvd反应室。

4、作为本实用新型的进一步改进，所述堆叠式石墨舟包括绝缘连接座、结构相同的上石墨舟和下石墨舟，所述绝缘连接座分别设置在上石墨舟和下石墨舟的两端，用于实现上石墨舟和下石墨舟沿竖直方向堆叠连接。

5、作为本实用新型的进一步改进，所述管式pecvd反应室包括反应腔体、分别设置在反应腔体两端的炉口法兰和炉尾法兰、以及设置在反应腔体内部的支撑杆；所述支撑杆的两端分别连接炉口法兰和炉尾法兰，支撑杆用于承载堆叠式石墨舟；所述炉尾法兰上设有电极杆，所述电极杆与堆叠式石墨舟的尾端接触，且电极杆与外置的射频组件连接，在电极杆的激发下，反应腔体内的工艺气体被电离分解，以完成相应的镀膜工艺。

6、作为本实用新型的进一步改进，所述推舟机构包括：缓存架、机械手模组、推舟移动模组和托舟组件，所述托舟组件与推舟移动模组连接，在推舟移动模组的带动下，托舟组件将堆叠式石墨舟移入或移出管式pecvd反应室；所述机械手模组位于缓存架与推舟移动模组之间，用于实现堆叠式石墨舟在缓存架与托舟组件之间搬运。

7、作为本实用新型的进一步改进，所述机械手模组包括下舟搬运抓手和上舟搬运抓手，所述上舟搬运抓手用于抓取上石墨舟，下舟搬运抓手用于抓取下石墨舟。

8、作为本实用新型的进一步改进，所述机械手模组还包括水平移动导轨、安装支座和第二连杆；所述下舟搬运抓手和上舟搬运抓手均安装在安装支座上，第二连杆两端分别连接两组安装支座，两组安装支座分别与两组水平移动导轨滑动连接，在驱动组件的驱动下，安装支座沿水平移动导轨移动，以带动下舟搬运抓手和上舟搬运抓手搬运堆叠式石墨舟水平移动。

9、作为本实用新型的进一步改进，所述机械手模组还包括升降移动导轨和第一连杆，所述第一连杆两端分别与两组水平移动导轨连接，且第一连杆两端均设有与升降移动导轨匹配的滚轮；在驱动组件的驱动下，第一连杆带动水平移动导轨沿升降移动导轨竖直移动，以带动下舟搬运抓手和上舟搬运抓手搬运堆叠式石墨舟竖直移动。

10、作为本实用新型的进一步改进，所述上舟搬运抓手上设有弹性调节件，用于实现上舟搬运抓手与上石墨舟柔性连接。

11、作为本实用新型的进一步改进，所述推舟移动模组上设有监测组件，所述监测组件用于检测堆叠式石墨舟的位置。

12、作为本实用新型的进一步改进，所述缓存架上设有多个缓存位，所述缓存位用于缓存堆叠式石墨舟；所述净化台的主框架上设有多个冷却组件，所述冷却组件用于冷却缓存位上的堆叠式石墨舟。

13、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

14、本实用新型的管式pecvd设备，通过在管式pecvd反应室中设置了堆叠式的石墨舟，并且堆叠式石墨舟采用上下插电极、上下舟相互绝缘的方式实现了上下舟同时放电；通过机械手实现了堆叠的上石墨舟和下石墨舟同时进出管式pecvd反应室，实现了石墨舟在设备内部的流转并保证了产能节拍，最大化的利用了反应室的截面空间，缩短了恒温区长度，提高了单管载片量，最终提高了设备整体产能。与此同时，也很好地解决了因管式设备恒温区加长而导致的石墨舟支撑系统刚度不足、热膨胀变形大、卡桨、撞电极杆等疑难问题，提高了pecvd设备的运行稳定性。

技术特征：

1.一种管式pecvd设备，其特征在于，包括：源柜(1)、炉体柜(2)和净化台(4)，所述炉体柜(2)内搭载有多个管式pecvd反应室(3)，所述管式pecvd反应室(3)内设有堆叠式石墨舟(6)；所述源柜(1)内装载有真空系统和射频系统，用于实现管式pecvd反应室(3)内处于真空状态及射频放电；所述净化台(4)内设有与管式pecvd反应室(3)一一对应的推舟机构，用于实现堆叠式石墨舟(6)自动进出管式pecvd反应室(3)。

2.根据权利要求1所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述堆叠式石墨舟(6)包括绝缘连接座(63)、上石墨舟(61)和下石墨舟(62)，所述绝缘连接座(63)分别设置在上石墨舟(61)和下石墨舟(62)的两端，用于实现上石墨舟(61)和下石墨舟(62)沿竖直方向堆叠连接。

3.根据权利要求2所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述管式pecvd反应室(3)包括反应腔体、分别设置在反应腔体两端的炉口法兰(31)和炉尾法兰(32)、以及设置在反应腔体内部的支撑杆(33)；所述支撑杆(33)的两端分别连接炉口法兰(31)和炉尾法兰(32)，支撑杆(33)用于承载堆叠式石墨舟(6)；所述炉尾法兰(32)上设有电极杆(7)，所述电极杆(7)与堆叠式石墨舟(6)的尾端接触，且电极杆(7)与外置的射频组件连接，在电极杆(7)的激发下，反应腔体内的工艺气体被电离分解，以完成相应的镀膜工艺。

4.根据权利要求2所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述推舟机构包括：缓存架(8)、机械手模组(9)、推舟移动模组(11)和托舟组件(13)，所述托舟组件(13)与推舟移动模组(11)连接，在推舟移动模组(11)的带动下，托舟组件(13)将堆叠式石墨舟(6)移入或移出管式pecvd反应室(3)；所述机械手模组(9)位于缓存架(8)与推舟移动模组(11)之间，用于实现堆叠式石墨舟(6)在缓存架(8)与托舟组件(13)之间搬运。

5.根据权利要求4所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述机械手模组(9)包括下舟搬运抓手(92)和上舟搬运抓手(93)，所述上舟搬运抓手(93)用于抓取上石墨舟(61)，下舟搬运抓手(92)用于抓取下石墨舟(62)。

6.根据权利要求5所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述机械手模组(9)还包括水平移动导轨(95)、安装支座(96)和第二连杆(98)；所述下舟搬运抓手(92)和上舟搬运抓手(93)均安装在安装支座(96)上，第二连杆(98)两端分别连接两组安装支座(96)，两组安装支座(96)分别与两组水平移动导轨(95)滑动连接，在驱动组件的驱动下，安装支座(96)沿水平移动导轨(95)移动，以带动下舟搬运抓手(92)和上舟搬运抓手(93)搬运堆叠式石墨舟(6)水平移动。

7.根据权利要求6所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述机械手模组(9)还包括升降移动导轨(91)和第一连杆(94)，所述第一连杆(94)两端分别与两组水平移动导轨(95)连接，且第一连杆(94)两端均设有与升降移动导轨(91)匹配的滚轮(99)；在驱动组件的驱动下，第一连杆(94)带动水平移动导轨(95)沿升降移动导轨(91)竖直移动，以带动下舟搬运抓手(92)和上舟搬运抓手(93)搬运堆叠式石墨舟(6)竖直移动。

8.根据权利要求7所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述上舟搬运抓手(93)上设有弹性调节件(97)，用于实现上舟搬运抓手(93)与上石墨舟(61)柔性连接。

9.根据权利要求4至8中任意一项所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述推舟移动模组(11)上设有监测组件(12)，所述监测组件(12)用于检测堆叠式石墨舟(6)的位置；所述净化台(4)侧部设有与管式pecvd反应室(3)一一对应的反应炉对接窗口(10)。

10.根据权利要求4至8中任意一项所述的管式pecvd设备，其特征在于，所述缓存架(8)上设有多个缓存位(81)，所述缓存位(81)用于缓存堆叠式石墨舟(6)；所述净化台(4)的主框架(41)上设有多个冷却组件(5)，所述冷却组件(5)用于冷却缓存位(81)上的堆叠式石墨舟(6)。

技术总结
本技术公开了一种管式PECVD设备，包括：源柜、炉体柜和净化台，炉体柜内搭载有多个管式PECVD反应室，管式PECVD反应室内设有堆叠式石墨舟；源柜内装载有真空系统和射频系统，用于实现管式PECVD反应室内处于真空状态及射频放电；净化台内设有与管式PECVD反应室一一对应的推舟机构，用于实现堆叠式石墨舟自动进出管式PECVD反应室。本技术具有结构紧凑、操作便捷、结构强度高等优点，解决了因管式设备恒温区加长而导致石墨舟支撑系统强度不足、热膨胀变形大、卡桨、撞电极杆等问题，提高了设备整体产能。

技术研发人员：周佑丞,肖洁,谭瞻,钟广超,罗志敏,刘帅,张春成
受保护的技术使用者：湖南红太阳光电科技有限公司
技术研发日：20230512
技术公布日：2024/1/15