等離子清洗機清洗石墨舟原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-05-31

自2021年以來，TOPCon電池量產(chǎn)化進程加快，據(jù)CPIA2023大會預(yù)測，2023年TOPCon電池/組件出貨量有望達到100～150GW。TOPCon電池的技術(shù)路線分為低壓力化學(xué)氣相沉積法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD）和等離子體增強化學(xué)氣相沉積法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）。LPCVD技術(shù)成熟，良率穩(wěn)定，行業(yè)認可度較高，但是LPCVD在淀積過程中，石英管和石英舟都會淀積上一層薄膜，隨著工藝生產(chǎn)的增多，這些薄膜越來越厚，當(dāng)其達到一定厚度時，便會出現(xiàn)硅裂現(xiàn)象，從而導(dǎo)致淀積薄膜中出現(xiàn)顆粒物。因此，必須定期清洗石英管和石英舟，但是清洗過程復(fù)雜，易造成石英管和石英舟損壞，這導(dǎo)致LPCVD的生產(chǎn)成本較高。PECVD技術(shù)目前良率較低，效率離散性較大，石墨舟清洗難度大，但是其成膜速度快、輕微繞鍍、原位摻雜等優(yōu)點突出，被認為是未來TOPCon電池大規(guī)模量產(chǎn)的首選方案。

采用濕法清洗非晶硅石墨舟，由于氫氟酸（HF）難以與非晶硅發(fā)生反應(yīng)，需要加入硝酸（HNO3）或過氧化氫（H2O2）。由于氮排放會導(dǎo)致環(huán)境污染，因此HNO3難以在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中使用。現(xiàn)多采用HF+H2O2+HCl（鹽酸）混合溶液清洗非晶硅石墨舟，清洗效率低，時間長達40h以上；清洗效果差，難以清洗石墨舟固定塊、陶瓷環(huán)處的非晶硅，需要將整個石墨舟拆開清洗，拆裝過程易造成石墨舟損壞。非晶硅石墨舟的清洗成為PECVD技術(shù)路線中的一個難點。

等離子清洗機清洗石墨舟原理：

等離子清洗機工作原理為：在充有一定氣體的腔內(nèi)，對一組電極施加射頻電壓，從而產(chǎn)生交變電場，電極間的氣體原子受到交變電場的作用，起輝后產(chǎn)生無序的高能量的等離子體，其中的帶電粒子在電場作用下轟擊襯底表面，甚至可能與襯底上的某些物質(zhì)反應(yīng)，將襯底表面的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，再由機械泵抽走，從而實現(xiàn)襯底表面的清洗。

干法清洗能夠避免濕法清洗帶來的環(huán)境污染，清洗效率大大提高，等離子體清洗在干法清洗中優(yōu)勢明顯。三氟化氮（NF3）腐蝕速率快，是氮的氟化物，沒有污染物產(chǎn)生，整個清洗只需一步完成，廣泛應(yīng)用于CVD腔體清洗中。采用NF3清洗硅薄膜（Si），生成氟化硅（SiF4）和氮氣（N2），其反應(yīng)原理為：
3Si+4NF3=3SiF4↑+2N2↑
利用等離子體清洗的原理，采用射頻電源，激發(fā)通入設(shè)備的NF3，形成氟等離子體。氟等離子體與石墨舟上的非晶硅發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生SiF4氣體，從而達到清洗石墨舟的目的。

采用等離子清洗機清洗，可將石墨舟清洗時間大幅縮減，減少生產(chǎn)線石墨舟備用數(shù)量；清洗效果優(yōu)于濕法清洗，能有效地減少磷烷用量，降低非晶硅沉積工序的生產(chǎn)成本；提高TOP-Con電池的轉(zhuǎn)換效率。