高产能四管卧式热壁型PECVD设备

郑建宇，宋晓彬，张燕，李补忠

(北京七星华创电子股份有限公司，北京 100016)

等离子体增强化学气相淀积(PECVD)设备是晶体硅太阳能电池生产线上用于制备钝化减反射膜的关键技术装备。由于国内此类设备技术相对落后，长期以来进口管式和平板式pecvd设备占据了国内太阳电池大生产线绝大部分市场。为改变这一被动局面。2009年北京七星华创电子股份有限公司投入专项科研经费开展高产能PECVD设备的研制工作，现已成功研制出高产能带自动上下料装置四管PECVD设备，每管每炉可生产252片 (125mm×125mm片)，并进行了工艺摸索实验，目前该设备各项性能指标均以达到同类进口管式设备水平。该设备的成功研制大幅度降低了晶体硅太阳能电池线的投资成本，较进口设备具有绝对的性价比优势。

1 设备的先进性及特点

我公司新近推出的高产能四管卧式热壁型PECVD设备，具有以下先进性及特点：

(1)高产能。单管产能可达252片/炉(125mm×125mm硅片)，216片/炉(156mm×156mm硅片)；

单台设备产能可达1500片/h(125mm×125mm硅片)，1300片/h(156mm×156mm硅片)。

(2)控制系统采用上下位机和总线I/O的控制方式。每个炉管有一套独立的控制系统，上位机主要用于对下位机的集中管理，下位机采用高性能嵌入式PC对炉温、气体流量、反应压力、射频功率、各种阀门动作进行自动控制，并管理全部工艺时序。系统运行稳定可靠。

(3)配有自动上下料装置。自动上下料机构采用PLC控制和电机齿形带传动机构，平稳可靠，安全系数高，且大大提高的产品的自动化程度。

(4)设备采用先进的压力控制系统.该系统由压力控制器、压力传感器、调压蝶阀组成。该压力控制系统具有控制精度高、反应速度快的优点，可以在13～300 Pa之间得以实现迅速、准确、稳定的线性调节,其压力值、碟阀开启角度均可由计算机直接实现设定和反馈。

(5)五段proflie热偶精准控温。采用五段proflie热偶温度控制，并选用进口高精度智能温控器，各段温度可根据温区情况独立设定。可以根据工艺要求调节温度梯度，使氮化硅成膜质量进一步得到提高。

(6)前置式射频引入方式。稳定、直观，易于操作。

(7)悬臂式送料装置。减少石英管磨损，设备安全性增强。

(8)为保证操作人员人身安全、设备安全与工艺稳定，该设备配置有必要的安全互锁功能(包括硬件互锁与软件互锁)。

2 设备的主要性能指标

结构型式：四管卧式热壁型，膜厚均匀性(见表1)

表1 膜厚均匀性

温度使用范围：150～500℃

极限真空度：优于1 Pa

压力调节范围：±0.4 Pa/50～300 Pa连续可调，闭环控制

射频电源：AE 10 kW进口射频源

工艺气体路数：3 路 (SiH4、NH3、N2)

温区长度及精度(150～500℃)：±3℃/1000mm

温度梯度：0～30℃/1000mm可调

深层折射率范围及偏差：(2.0～2.2)±0.04

每管生产率：

125mm×125mm，252片/40 min

156mm×156mm，216片/40 min

升温时间：室温～450℃，≤50 min

整机控制方式：工业控制微机

设备占地面积：约2400mm×7000mm×3500mm

MTBF≥700 h；MTTR≤ 5 h

3 结构说明

四管卧式PECVD设备主要组成部分：推拉舟工作台、悬臂双杆推拉舟、自动上下料装置、炉体机箱、气路系统、石英反应室、石墨舟、RF电源、真空系统柜、真空系统(含压力控制系统)、开关柜、送料小车等。(见图1)。

图1 四管卧式PECVD设备主要组成部分

4 结束语

目前该设备已在客户处通过设备稳定性及工艺验证，达到了国内领先、国际先进水平，并开始批量供应市场。该设备各项性能完全可以与进口设备分庭抗礼，并且具有突出的价格优势，大大节约了国内厂商的设备投资成本，增强了国内企业的市场竞争力。