本发明涉及石墨舟,具体涉及一种延长石墨舟使用寿命的方法。
背景技术:
1、石墨舟是一种以石墨为基材的特种舟皿,随着新材料技术的不断发展,石墨舟在许多领域的应用逐渐受到关注,等离子化学气相沉积(pecvd)作为镀膜最常用的工艺之一,被广泛用于半导体、太阳能电池片的生产工艺中,在太阳能电池制备过程中,采用等离子增强化学气相沉积工艺对硅片背面镀膜是其重要工序之一,而承载大量硅片的石墨舟是管式pecvd设备中的关键核心部件。
2、现有的石墨舟使用到一定次数或期限,由于石墨舟片的腐蚀损坏情况较严重,需要使用管式pecvd设备对石墨舟进行镀膜,虽然pecvd技术成膜速度快、轻微绕镀、原位掺杂,但是pecvd技术镀膜的颜色均匀性较差,且由于石墨的空隙结构,对氮化硅气体有一定的吸附性,在pecvd镀膜的过程中,造成硅片表面膜厚不均匀,且石墨舟卡点处的硅片在镀膜后常出现瑕疵,进而影响石墨舟的使用寿命。
3、综上所述,研发一种延长石墨舟使用寿命的方法,仍是石墨舟技术领域中急需解决的关键问题。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的问题,本发明的目的在于提供一种延长石墨舟使用寿命的方法。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
3、一种延长石墨舟使用寿命的方法,包括以下步骤:
4、s1、利用酸洗液和清洗液对石墨舟和待镀膜的硅片清洗烘干;
5、s2、利用管式pecvd装置,在炉内温度430℃~480℃、射频电流8a~12a、电压400v~420v、功率1.5~2.7kw的条件下,采用等离子增强化学气相沉积的方法在硅片上依次镀上三层硅膜。
6、本发明进一步设置为:在步骤s1中,包括以下步骤:
7、s11、制备酸洗液,所述酸洗液原料按体积比例为35%~90%氢氟酸、0~20%盐酸、15%表面活性剂和60%~85%清洗液;
8、s12、鼓泡水洗:采用清洗液对石墨舟和硅片清洗2~3h,每0.5h换水一次,清洗时鼓泡不断,直至将石墨舟冲洗至表面无粉尘;
9、s13、鼓泡酸洗:将清洗后的石墨舟和硅片放入酸洗液中浸泡1~3h,在温度为30℃~50℃的条件下利用酸洗液对石墨舟和待镀膜的硅片进行清洗,每隔20~50min利用n2设定鼓泡15~25min;
10、s14、鼓泡水洗:再将酸洗后的石墨舟和硅片放入清洗液中浸泡清洗3~5h,每0.5h换水一次,清洗时鼓泡不断,在每次纯水前测试石墨舟表面的ph,直至石墨舟表面ph呈中性;
11、s15、抽风干燥:将清洗后的石墨舟放入氮气柜中,在温度300℃~320℃的条件下抽风干燥9~16h。
12、本发明进一步设置为:在步骤s11中,所述表面活性剂选用木质素磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚和磺基甜菜碱中的任意一种,所述清洗液为纯水。
13、本发明进一步设置为:在步骤s2中,包括以下步骤:
14、s21、将清洗烘干后的硅片放入石墨舟的硅片安装槽内,并通过石墨舟圆形卡点将硅片卡接在硅片安装槽内,使硅片全部安装在石墨舟片上;
15、s22、将石墨舟放在推舟上,推舟承载石墨舟将其送入管式pecvd装置的反应腔中;
16、s23、关闭反应腔的镀膜炉门,检查镀膜炉的密封性,确定密封良好后,将镀膜炉内的空气抽出;
17、s24、向镀膜炉内通入氮气,再次检查镀膜炉的密封性,确定密封性良好后,向镀膜炉内通入硅烷和惰性气体氨气,并保持镀膜炉内温度在430℃~480℃,在射频电流8a~12a、电压400v~420v、功率1.5~2.7kw条件下反应,硅烷和氨气反应生成氮化硅,生成的氮化硅沉积在硅片上,采用等离子增强化学气相沉积的方法在硅片上镀上第一层硅膜;
18、s25、对镀膜后的硅片进行吹扫后,推舟将石墨舟推出管式pecvd装置,对镀膜后的硅片进行质检,剔除不合格品;
19、s26、重复两次步骤s24和s25,采用等离子增强化学气相沉积的方法在硅片上镀上第二层硅膜和第三层硅膜;
20、s27、在惰性气体的保护下,将镀膜炉内温度缓慢升至900℃~960℃,对硅片上的非晶硅膜进行晶化,得到晶体硅薄膜;
21、s28、在惰性气体的保护下,待石墨舟冷却至室温,推舟将石墨舟推出管式pecvd装置。
22、本发明进一步设置为:所述管式pecvd装置包括炉体、炉门、炉尾、内热偶、石墨舟组件、支撑件、石英管和保温层,所述炉体的内壁一端与内热偶的一端固定安装,且所述炉体的外壁固定连接有多个外热偶,所述炉体的内壁对称固定安装有多个辅助加热组件。
23、本发明进一步设置为:所述石英管套设在炉体的外壁,且所述石英管的外壁固定安装有电阻加热丝,所述保温层套设在电阻加热丝的外侧。
24、本发明进一步设置为:所述炉体的内壁与支撑件的两端固定安装,且所述炉体的两端外侧对称焊接有支撑法兰。
25、本发明进一步设置为:所述炉体的一端与炉门的一端固定安装,且所述炉体的另一端与炉尾的一端固定安装,所述炉门的一端固定安装有密封和水冷法兰,所述炉尾的一端固定连接有进气法兰。
26、有益效果
27、采用本发明提供的技术方案,与已知的公有技术相比,具有如下有益效果:
28、(1)本发明中,通过该方法对石墨舟进行清洗和镀膜时,利用酸洗液和清洗液对石墨舟和待镀膜的硅片清洗烘干,石墨舟清洗液选用纯水且酸洗液选用单纯的氢氟酸溶液,在石墨舟清洗过程中,不会产生大量等离子体,避免石墨舟圆形卡点与硅片接触位置易产生尖端放电,降低了石墨舟圆形卡点处的温度,避免影响圆形卡点处的镀膜品质,从而保证石墨舟的整体镀膜质量,解决了石墨舟卡点处的硅片在镀膜后常出现瑕疵的问题,延长石墨舟的使用寿命。
29、(2)本发明中,利用管式pecvd装置并在炉内温度430℃、射频电流8a、电压400v、功率1.5kw的条件下,采用等离子增强化学气相沉积的方法在硅片上依次镀上三层硅膜,得到最终的石墨舟,采用低射频电流、石墨舟采用与硅片接触面积大的圆形卡点形状,有效解决石墨舟圆形卡点处出现硅片出现瑕疵及烧焦的情况,显著提升硅片使用该装置镀膜时的品质,延长石墨舟的使用寿命,且得到的石墨舟硅片的膜厚和折射率均匀性均有较大提升,解决了现有技术中采用pecvd技术镀膜的颜色均匀性较差、硅片表面膜厚不均匀的问题。
30、(3)本发明中,通过设置管式pecvd装置,在炉体内增加上下两组辅助加热组件,加热棒采用红外线辐射加热的方式,在低压环境中该加热方式的效率高,且质量小、热容量低,关闭辅助加热后对炉内温度的影响较小,促进炉内温度的均匀分布,辅助加热组件不仅可以缩短炉体内升温时间、提升设备产能,同时可以得到更优氮化硅成膜均匀性指标,特别是对片间均匀性有较为明显的提升作用,从而提高升温效果,提高硅片上硅膜的均匀性和厚度,提高石墨舟的镀膜质量。
1.一种延长石墨舟使用寿命的方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种延长石墨舟使用寿命的方法,其特征在于,在步骤s1中,包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的一种延长石墨舟使用寿命的方法,其特征在于,在步骤s11中,所述表面活性剂选用木质素磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚和磺基甜菜碱中的任意一种,所述清洗液为纯水。
4.根据权利要求1所述的一种延长石墨舟使用寿命的方法,其特征在于,在步骤s2中,包括以下步骤:
5.根据权利要求1所述的一种延长石墨舟使用寿命的方法,其特征在于,所述管式pecvd装置包括炉体(1)、炉门(2)、炉尾(3)、内热偶(4)、石墨舟组件(5)、支撑件(6)、石英管(9)和保温层(11),所述炉体(1)的内壁一端与内热偶(4)的一端固定安装,且所述炉体(1)的外壁固定连接有多个外热偶(8),所述炉体(1)的内壁对称固定安装有多个辅助加热组件(12)。
6.根据权利要求5所述的一种延长石墨舟使用寿命的方法,其特征在于,所述石英管(9)套设在炉体(1)的外壁,且所述石英管(9)的外壁固定安装有电阻加热丝(10),所述保温层(11)套设在电阻加热丝(10)的外侧。
7.根据权利要求5所述的一种延长石墨舟使用寿命的方法,其特征在于,所述炉体(1)的内壁与支撑件(6)的两端固定安装,且所述炉体(1)的两端外侧对称焊接有支撑法兰(13)。
8.根据权利要求5所述的一种延长石墨舟使用寿命的方法,其特征在于,所述炉体(1)的一端与炉门(2)的一端固定安装,且所述炉体(1)的另一端与炉尾(3)的一端固定安装,所述炉门(2)的一端固定安装有密封和水冷法兰(7),所述炉尾(3)的一端固定连接有进气法兰(14)。
