鄭建宇，宋曉彬，張燕，李補(bǔ)忠

(北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司，北京 100016)

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)設(shè)備是晶體硅太陽能電池生產(chǎn)線上用于制備鈍化減反射膜的關(guān)鍵技術(shù)裝備。由于國內(nèi)此類設(shè)備技術(shù)相對落后，長期以來進(jìn)口管式和平板式pecvd設(shè)備占據(jù)了國內(nèi)太陽電池大生產(chǎn)線絕大部分市場。為改變這一被動局面。2009年北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司投入專項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)開展高產(chǎn)能PECVD設(shè)備的研制工作，現(xiàn)已成功研制出高產(chǎn)能帶自動上下料裝置四管PECVD設(shè)備，每管每爐可生產(chǎn)252片 (125mm×125mm片)，并進(jìn)行了工藝摸索實(shí)驗(yàn)，目前該設(shè)備各項(xiàng)性能指標(biāo)均以達(dá)到同類進(jìn)口管式設(shè)備水平。該設(shè)備的成功研制大幅度降低了晶體硅太陽能電池線的投資成本，較進(jìn)口設(shè)備具有絕對的性價比優(yōu)勢。

1 設(shè)備的先進(jìn)性及特點(diǎn)

我公司新近推出的高產(chǎn)能四管臥式熱壁型PECVD設(shè)備，具有以下先進(jìn)性及特點(diǎn)：

(1)高產(chǎn)能。單管產(chǎn)能可達(dá)252片/爐(125mm×125mm硅片)，216片/爐(156mm×156mm硅片)；

單臺設(shè)備產(chǎn)能可達(dá)1500片/h(125mm×125mm硅片)，1300片/h(156mm×156mm硅片)。

(2)控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)和總線I/O的控制方式。每個爐管有一套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，上位機(jī)主要用于對下位機(jī)的集中管理，下位機(jī)采用高性能嵌入式PC對爐溫、氣體流量、反應(yīng)壓力、射頻功率、各種閥門動作進(jìn)行自動控制，并管理全部工藝時序。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

(3)配有自動上下料裝置。自動上下料機(jī)構(gòu)采用PLC控制和電機(jī)齒形帶傳動機(jī)構(gòu)，平穩(wěn)可靠，安全系數(shù)高，且大大提高的產(chǎn)品的自動化程度。

(4)設(shè)備采用先進(jìn)的壓力控制系統(tǒng).該系統(tǒng)由壓力控制器、壓力傳感器、調(diào)壓蝶閥組成。該壓力控制系統(tǒng)具有控制精度高、反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，可以在13～300 Pa之間得以實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的線性調(diào)節(jié),其壓力值、碟閥開啟角度均可由計(jì)算機(jī)直接實(shí)現(xiàn)設(shè)定和反饋。

(5)五段proflie熱偶精準(zhǔn)控溫。采用五段proflie熱偶溫度控制，并選用進(jìn)口高精度智能溫控器，各段溫度可根據(jù)溫區(qū)情況獨(dú)立設(shè)定?？梢愿鶕?jù)工藝要求調(diào)節(jié)溫度梯度，使氮化硅成膜質(zhì)量進(jìn)一步得到提高。

(6)前置式射頻引入方式。穩(wěn)定、直觀，易于操作。

(7)懸臂式送料裝置。減少石英管磨損，設(shè)備安全性增強(qiáng)。

(8)為保證操作人員人身安全、設(shè)備安全與工藝穩(wěn)定，該設(shè)備配置有必要的安全互鎖功能(包括硬件互鎖與軟件互鎖)。

2 設(shè)備的主要性能指標(biāo)

結(jié)構(gòu)型式：四管臥式熱壁型，膜厚均勻性(見表1)

表1 膜厚均勻性

溫度使用范圍：150～500℃

極限真空度：優(yōu)于1 Pa

壓力調(diào)節(jié)范圍：±0.4 Pa/50～300 Pa連續(xù)可調(diào)，閉環(huán)控制

射頻電源：AE 10 kW進(jìn)口射頻源

工藝氣體路數(shù)：3 路 (SiH4、NH3、N2)

溫區(qū)長度及精度(150～500℃)：±3℃/1000mm

溫度梯度：0～30℃/1000mm可調(diào)

深層折射率范圍及偏差：(2.0～2.2)±0.04

每管生產(chǎn)率：

125mm×125mm，252片/40 min

156mm×156mm，216片/40 min

升溫時間：室溫～450℃，≤50 min

整機(jī)控制方式：工業(yè)控制微機(jī)

設(shè)備占地面積：約2400mm×7000mm×3500mm

MTBF≥700 h；MTTR≤ 5 h

3 結(jié)構(gòu)說明

四管臥式PECVD設(shè)備主要組成部分：推拉舟工作臺、懸臂雙桿推拉舟、自動上下料裝置、爐體機(jī)箱、氣路系統(tǒng)、石英反應(yīng)室、石墨舟、RF電源、真空系統(tǒng)柜、真空系統(tǒng)(含壓力控制系統(tǒng))、開關(guān)柜、送料小車等。(見圖1)。

圖1 四管臥式PECVD設(shè)備主要組成部分

4 結(jié)束語

目前該設(shè)備已在客戶處通過設(shè)備穩(wěn)定性及工藝驗(yàn)證，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平，并開始批量供應(yīng)市場。該設(shè)備各項(xiàng)性能完全可以與進(jìn)口設(shè)備分庭抗禮，并且具有突出的價格優(yōu)勢，大大節(jié)約了國內(nèi)廠商的設(shè)備投資成本，增強(qiáng)了國內(nèi)企業(yè)的市場競爭力。