一种稳定气流场的抽气装置及LPCVD管式反应器

技术领域

本发明属于镀膜技术领域，尤其涉及一种稳定气流场的抽气装置及LPCVD管式反应器。

背景技术

在TOPCon等钝化接触类太阳能电池片生产过程中，需要在硅片表面沉积多晶硅薄膜，现有技术通常采用LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，即低压力化学气相沉积法)设备进行膜的沉积。

太阳能电池应用的量产设备(LPCVD炉)主要以进舟端为炉口，另一侧为炉尾的结构为主。现有炉体通常通过在炉口安装的进气管或炉尾插入的一组补气管向炉管内喷射镀膜所需的工艺特气(例如硅烷)，在炉管一端进行抽气排空。使用时，将硅片排列在舟上并置入炉内的恒温工艺区，输入工艺特气并抽真空，在特定温度下对硅片进行低压沉积镀膜。

为了提产提效，将单管LPCVD炉管的硅片的装载量由几百片提高到一两千片，则炉管的长度、恒温工艺区的长度需要加长。然而，在采用加长后的LPCVD炉管进行镀膜生产时，生产出来的硅片上，部分硅片的膜的致密性较差，膜的表面粗糙程度较大，无法达到质量要求。

因此，需要一种新的技术以解决现有技术中的炉管的长度、恒温工艺区的长度增加后产生的硅片上的膜的致密性较差、膜的表面粗糙程度较大，无法达到质量要求的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种稳定气流场的抽气装置及LPCVD管式反应器，旨在解决炉管的长度、恒温工艺区的长度增加后产生的硅片上的膜的致密性较差、膜的表面粗糙程度较大，无法达到质量要求的问题。

本发明实施例是这样实现的：

一种稳定气流场的抽气装置，应用在LPCVD管式反应器上，LPCVD管式反应器内设有工艺区，所述抽气装置包括主抽气部和至少一个次抽气部；

所述主抽气部位于工艺区的一端，所述至少一个次抽气部位于工艺区的另一端。

更进一步地，所述次抽气部包括插入所述LPCVD管式反应器内的次抽气管；所述抽气管连接有负压源。

更进一步地，所述负压源为泵体或所述主抽气部的负压管路。

更进一步地，所述次抽气管与泵体或所述负压管路之间设有可调开度的控制阀。

更进一步地，所述泵体抽速可调。

更进一步地，所述次抽气管由所述LPCVD管式反应器的尾部插入LPCVD管式反应器内。

更进一步地，所述LPCVD管式反应器设有用于将炉盖和炉身连接密封的的连接结构；

所述连接结构设有内部孔道，所述内部孔道设有与所述LPCVD管式反应器内连通的气口；

所述次抽气部包括位于LPCVD管式反应器外的次抽气管，所述次抽气管的一端与所述内部孔道连通，另一端连接有负压源。

更进一步地，所述主抽气部包括主抽气管，所述主抽气管穿过所述LPCVD管式反应器的尾部延伸至首端。

更进一步地，所述次抽气部为设置在所述主抽气管上的至少一个开孔。

更进一步地，所述主抽气管与所述LPCVD管式反应器的首端端盖的距离为5cm-60cm。

更进一步地，所述次抽气部的抽气量为LPCVD管式反应器的总抽气量的5％-40％。

一种LPCVD管式反应器，包括上所述的稳定气流场的抽气装置。

本发明所达到的有益效果是：

本发明中的稳定气流场的抽气装置中，在工艺区的两端分别设置了主抽气部和次抽气部，次抽气部和主抽气部都能够在工艺区的两端进行抽气，使得工艺区两端的气体都能够被抽出，不会产生紊流而导致积累气体，使内部气体能够平稳地被抽出，从而避免工艺特气提前反应产生粉尘颗粒落地硅片上造成膜的表面粗糙，确保膜的致密性好，确保硅片上的膜的质量。

附图说明

图1是本发明实施例二、三提供的结构示意图；

图2是本发明实施例四提供的结构示意图；

图3是本发明实施例五提供的结构示意图

附图标号：

1、炉首；2、炉身；21、工艺区；22、进气管；3、炉尾；4、抽气装置；41、主抽气部；411、主抽气管；412、负压管路；42、次抽气部；421、次抽气管；43、控制阀；5、连接结构；51、内部孔道；511、气口；512、连通孔道；100、LPCVD管式反应器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。此外，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用。

本发明的稳定气流场的抽气装置4中，在工艺区21的两端都设置了抽气部，两端都能够进行抽气，从而避免工艺特气残留而无法抽出，避免工艺特气提前反应产生粉尘颗粒落在硅片上，从而避免了硅片上的膜表面粗糙，确保膜的致密性、膜的质量满足要求。

参照图1至图3，本实施例为一种稳定气流场的抽气装置4，应用在LPCVD管式反应器100上。

其中，参照图1，LPCVD管式反应器100内设有工艺区21，工艺区21即是使用时发生沉积的区域。LPCVD管式反应器100可以是LPCVD炉，其具有炉身2、炉首1和炉尾3，炉首1有炉口，炉首1处有炉盖以打开或关闭该炉口，从而放入或取出硅片。LPCVD炉中通常从炉尾3插入进气管22，该进气管22延伸至工艺区21中。工艺区21的两端离炉口和炉尾3都有一小段距离，工艺区21外则是非工艺区。

待沉积膜的硅片装载在载片舟中，从炉口放入炉内并置于工艺区21中，关闭炉盖。进气管22插入到工艺区21中，在其管身上均匀开设有多个进气孔，进气管22在炉外的一端输入工艺特气(例如硅烷)，这些气体从这些进气孔中输入到炉内。在设定的温度下工艺特气发生反应，沉积在工艺区21的硅片上，形成膜。

其中，参照图1至图3，所述抽气装置4包括主抽气部41和至少一个次抽气部42。所述主抽气部41位于工艺区21的一端，所述至少一个次抽气部42位于工艺区21的另一端。即主抽气部41和次抽气部42分别位于工艺区21的两端，共同进行抽气。可以理解地，所说的位于工艺区21的一端，既可以是在工艺区21中，也可以是在工艺区21外，只要靠近工艺区21的端部即可，都能够对炉内的气体进行抽吸，避免气体积累导致产生粉尘颗粒。当然了，优选地是在工艺区21端部外布置主抽气部41和次抽气部42，避免抽气时影响工艺区21内的气流，导致产生紊流而破会工艺区21中工艺特气(例如硅烷)的均匀性，影响成膜的质量。

在本实施例中，参照图1，主抽气部41和次抽气部42都位于工艺区21端部外。在其它的一些实施例中，主抽气部41和次抽气部42两个都在工艺区21中。在其它的一些实施例中，主抽气部41和次抽气部42中的一个工艺区21中，另一个在工艺区21外。

优先地，所述次抽气部42的抽气量为LPCVD管式反应器100的总抽气量的5％-40％，例如10％、15％、20％、30％或35％。这里的总抽气量是次抽气部42和主抽气部41的抽气量之和，则对应的，主抽气部41的抽气量为总抽气量的60％-95％。可以理解，次抽气部42的抽气量小于主抽气部41的抽气量，以抽气量大者为主抽气部41。在这种抽气量的比例中，次抽气部42和主抽气部41都能够对炉内的气体进行抽气，避免产生局部的气体积累。

常规的LPCVD管式反应炉的长度为1m，在增加LPCVD管式反应炉的长度后，LPCVD管式反应炉的长度达到3m或3m以上，例如4m、5m、或6m等，本实施例中，LPCVD管式反应炉的长度为3.4m。

基于以上结构，在工艺区21的两端分别设置了主抽气部41和次抽气部42，二者具有足够的抽气能力，从而使得LPCVD管式反应器100中的在远离主抽气部41的一端的气体也能够被抽走，不会产生紊流而积累气体，从而避免气体提前反应产生粉尘颗粒落地硅片上造成膜的表面粗糙，确保膜的致密性好，确保硅片上的膜的质量。

参照图1，本实施例提供了一种稳定气流场的抽气装置4，在实施例一的基础上，本实施例还具有以下设计：

所述次抽气部42包括插入所述LPCVD管式反应器100内的次抽气管421；所述抽气管连接有负压源。

如图1所示，即将负压源与次抽气管421连接，次抽气管421插入到LPCVD管式反应器100内，其抽气口在工艺区21的一端，当负压源启动后，则可以将工艺区21一端的气体抽出，从而避免LPCVD管式反应器100内远离主抽气部41的区域的气体积累，而导致产生粉尘颗粒，导致沉积的膜粗糙，致密性较差的问题。

其中，在本实施例中，负压源为泵体，例如抽气泵，通过抽气泵来抽气，使次抽气管421内端的气压大于外端的气压，产生负压，将LPCVD管式反应器100内的气体抽出。其中，所述泵体抽速可调，可以通过泵体的抽速的调整，来控制抽气速率，以适应不同的生产情形。

在另一个实施例中，负压源是主抽气部41的负压管路412。主抽气部41也是在抽气的，主抽气部41连接着负压管路412，负压管路412向外抽气，为了节省设备成本，不增加气泵，将次抽取管的外端连接至该负压管路412，进行抽气。

可以理解地，在次抽气管421和泵体或负压管路412的连接处可设置阀门，控制次抽气管421的连通和断开，以控制抽气的进行和中断，以适应生产的需要。优选地，该阀门为可调开度的控制阀43，可以通过控制阀43的开度调节来控制抽气的速率，以适应不同的生产情形。

参照图1，本实施例提供了一种稳定气流场的抽气装置4，在实施例一或二的基础上，本实施例还具有以下设计：

所述次抽气管421由所述LPCVD管式反应器100的尾部插入LPCVD管式反应器100内。

LPCVD管式反应器100大体上呈横放的圆筒状，其中间为炉身2，两端分别为炉首1和炉尾3。其中，炉身2为了确保强度能够满足炉内外气压差的需求，通常采用整体的管状结构制作，为了确保其强度，炉身2上不设置穿过炉壁的管路，避免造成局部薄弱点。

炉首1处设置有炉盖，需要进行开盖，需要活动性，若将次抽气管421设置在炉盖上，则会影响炉盖的正常开关。

炉尾3采用端盖将其封闭，密封焊接牢固。炉尾3不需要开关，可以在其上设置穿管。

如图1所示，在本实施例中，输入工艺特气的进气管22就是从LPCVD管式反应器100的尾部的端盖插入到工艺区21内。而主抽气部41为主抽气管411，LPCVD管式反应器100的尾部的端盖的中间设有开口，其主抽气管411的一端连接该开口，另一端连接至负压管路412。

因此，如图1所示，在本实施例中，可以将次抽气管421穿过LPCVD管式反应器100的尾部插入LPCVD管式反应器100内。可以理解地，由于主抽气部41是设置在LPCVD管式反应器100的尾部的端盖上的，位于工艺区21的右端，则次抽气管421的抽气的口则需要设置在工艺区21的左端，因此，次抽气管421穿过LPCVD管式反应器100的尾部插入LPCVD管式反应器100内，并延伸至工艺区21的远离主抽气部41的一端，即左端。

主抽气管411位于炉尾3的中心，而次抽气管421需要插入到炉内，为了避免次抽气管21对工艺区的载片舟产生影响，需要在主抽气管411周围插入而不能在中心插入，与主抽气管411错开，例如次抽气管421在主抽气管411的下方、上方、前侧或后侧等。

参照图2，本实施例提供了一种稳定气流场的抽气装置4，在实施例一和实施例二的基础上，本实施例还具有以下设计：

所述LPCVD管式反应器100设有用于将炉盖和炉身2连接密封的的连接结构5；所述连接结构5设有内部孔道51，所述内部孔道51设有与所述LPCVD管式反应器100内连通的气口511，所述次抽气部42包括位于LPCVD管式反应器100外的次抽气管421，所述次抽气管421的一端与所述内部孔道51连通，另一端连接有负压源。

由于，LPCVD管式反应器100的炉盖位于炉身2的首端，需要打开或关闭炉口。生产时炉盖是需要密封的，即需要确保炉盖与炉身2密封，因此，设置了连接结构5。具体地，如图2所示，该连接结构5为连接法兰。

而由于炉盖需要活动打开或关闭，不能够设置管路，否则会限制炉盖的活动。因此，本实施例中，将次抽气管421设置在连接结构5上。即本实施例的次抽气管421的设置位置和实施例三的次抽气管421的设置位置不同。

如图2所示，该连接结构5的内部设置有内部孔道51，内部孔道51的一端在连接结构5的外侧形成接口，这一端具体位于连接结构5的周面上，并通过该接口与次抽气管421连通。内部孔道51的另一端开在炉内的端面上，恰好位于工艺区21的一端，与炉尾3的尾部的端盖相对。从而可以避免在炉盖或炉身2上开洞来穿设安装次抽气管421，不会降低炉身2的强度和影响炉盖的活动。

在本实施例中，如图2所示，内部孔道51在连接结构5中形成一个环形管道，其设置有若干气口511，这些气口511将环形管道与炉内连通，内部孔道51另有一连通孔道512，连通孔道512将环形管道和次抽气管421连通。若干气口511等间距呈圆形排布，抽气时，气流更加均匀，对炉内的气流影响更小，不会产生紊流影响工艺区21的工艺特气的分布。

参照图3，本实施例提供了一种稳定气流场的抽气装置4，在实施例一的基础上，本实施例还具有以下设计：

所述主抽气部41包括主抽气管411，所述主抽气管411穿过所述LPCVD管式反应器100的尾部延伸至首端。

本实施例的主抽气管411的设置位置和实施三、实施例四的主抽气管411的设置位置的不同。如图1和图2所示，实施三、实施例四的主抽气管411设置在LPCVD管式反应器100的尾部的端盖上，主抽气管411的抽气口位于工艺区21的右端。

而本实施例中，如图3所示，主抽气管411穿过了尾部的端盖，延伸至工艺区21的左端，靠近炉首1的位置，主抽气管411位于靠下的位置。主抽气管411的管口即是抽气口。

在本实施例中，如图3所示，所述次抽气部42为设置在所述主抽气管411上的至少一个开孔，该开孔与主抽气管411的管口分别位于工艺区21的两端。即管口位于工艺区21的左端，至少一个开孔则位于工艺区21的右端。在这个结构下，仅设置一条抽气管，即可对工艺区21的两端都能够进行抽气，避免存在局部气体的积累。其中，所述主抽气管411与所述LPCVD管式反应器100的首端端盖(即炉盖)的距离为5cm-60cm，例如为10cm、20cm、30cm、40cm或50cm。

在另一个实施例中，将次抽气管421设置在尾部的端盖上，次抽气管421不再延伸至炉内，次抽气管421的抽气口在工艺区21的右端。即该实施例中，在实施例三的基础上，将主抽气管411和次抽气管421的位置进行了调换。

参照图1至图3，本实施例提供了一种LPCVD管式反应器100，包括如实施例一至实施例五中任一个所述的稳定气流场的抽气装置4。

本实施例的LPCVD管式反应器100，采用了上述的稳定气流场的抽气装置4，能够解决因LPCVD管式反应器100长度增加后产生的硅片上的膜的致密性较差、膜的表面粗糙程度较大，无法达到质量要求的问题。

其通过增加了次抽气部42，在工艺区21的两端都进行抽气，避免LPCVD管式反应器100内气体积累，从而避免了气体提前反应产生粉尘颗粒落地硅片上造成膜的表面粗糙，确保膜的致密性好，确保硅片上的膜的质量。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。