CN107779846A - 一种pecvd设备的工艺气体流量的调整方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法和系统，该方法包括：获得工艺气体的流量设定值，并选择基准气体；确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数；根据所述工艺气体的流量设定值和所述流量系数计算得到所述工艺气体的修正流量值；判断所述工艺气体的修正流量值是否大于所述工艺气体的气体流量计量程最大值，如果是，则超量程报警，并以所述气体流量计的量程最大值作为所述工艺气体的流量控制值来执行工艺程序，否则，以所述修正流量值作为所述工艺气体的流量控制值。本发明可降低产品的生产成本，提高产品的生产效率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法和系统。
背景技术
随着气相沉积技术的不断发展，等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhancedChemical Vapor Deposition，PECVD)技术越来越多的应用于光伏中，主要用于各种膜层的制备，尤其对于非晶硅，硅锗以及微晶硅非晶硅叠层和多种薄膜太阳能电池起到关键作用。
PECVD设备的工作原理是：将两块相互平行且具有一定间距的电极板置于真空环境中，其中一块电极板接射频电源，另一块电极板接地，使两块电极板之间产生射频电场。将需要镀膜的基材放置于两块电极板间；镀膜工艺气体进入两块电极板之间，在射频电场的作用下激发成为等离子体，等离子体和基材表面发生反应从而在基材表面形成薄膜。
PECVD设备中的影响产品质量的工艺参数有很多种，主要有温度，压力，等离子体的功率密度以及参与反应的工艺气体的种类和流量大小。其中反应气体的种类和流量大小对于最终形成的膜层类型及结构有着极为重要的作用。在工业生产的过程中，使多台PECVD设备持续稳定的运行工艺得到近似的镀膜效果从而保证产品规格的一致性以及产品的合格率将至关重要。每台PECVD设备即使硬件配置相同，由于使用频次、安装运行环境的不同，经过一段时间的使用也会使工艺参数逐渐产生差异。尤其是控制反应气体流量的气体质量流量计。由于质量流量计受安装的环境，温度，及使用情况的影响较大，即使是同类型的PECVD设置一样气体流量值也会产生不同的镀膜效果。如何控制同一个工艺参数在不同特性的PECVD设备上能够得到稳定近似的结果，从而保证产品规格的一致性和合格率，其具有重要的研究意义。
发明内容
本发明提供一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法和系统，解决现有多台PECVD设备在制备膜层时，由于工艺气体的种类和气体流量计的差异，易造成产品规格的一致性和合格率降低的问题，可降低产品的生产成本，提高产品的生产效率和质量。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，包括：
获得工艺气体的流量设定值，并选择基准气体；
确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数；
根据所述工艺气体的流量设定值和所述流量系数计算得到所述工艺气体的修正流量值；
判断所述工艺气体的修正流量值是否大于所述工艺气体的气体流量计量程最大值，如果是，则超量程报警，并以所述气体流量计的量程最大值作为所述工艺气体的流量控制值来执行工艺程序，否则，以所述修正流量值作为所述工艺气体的流量控制值。
优选的，还包括：
通过控制各种工艺气体的所述流量控制值，来确定执行工艺程序中的各种工艺气体的比例关系。
优选的，所述确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数包括：
获取基准气体在PECVD设备的真空腔室内从第一设定真空度至第二设定真空度时所需的基准气体计时时间；
获取工艺气体在所述PECVD设备的真空腔室内从所述第一设定真空度至所述第二设定真空度时所需的工艺气体计时时间；
将所述工艺气体计时时间与所述基准气体计时时间的比值作为所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数。
优选的，获取所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间包括以下步骤：
开启真空腔室的抽气阀，将所述真空腔室内的气体抽尽至本底真空度；
关闭所述抽气阀，开启基准气体或工艺气体的充气阀，并对所述真空腔室进行充气；
在所述真空腔室达到所述第一设定真空度时开始计时，直至所述真空腔室达到所述第二设定真空度停止计时，将得到的计时时间作为所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间。
优选的，获取所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间还包括以下步骤：
在所述真空腔室达到所述第二设定真空度时，关闭所述充气阀；
开启所述抽气阀，将所述真空腔室抽气至所述本底真空度后关闭所述抽气阀。
优选的，所述基准气体为所述工艺气体中的任一种。
优选的，所述基准气体为以下任一种：氩气、氢气、氧气和硅烷。
优选的，还包括：判断所述工艺气体的流量系数是否在0.8～1.2范围内，如果否，则检修设备或重新设置工艺参数，直至重新确定的所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数处于0.8～1.2范围内。
本发明还提供一种PECVD设备的工艺气体流量的调整系统，包括：设定单元、流量系数确定单元、流量修正单元和流量调整单元；
所述设定单元用于获得工艺气体的流量设定值，并选择基准气体；
所述流量系数确定单元用于确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数；
所述流量修正单元用于根据所述流量设定值和所述流量系数计算得到所述工艺气体的修正流量值；
所述流量调整单元用于判断所述修正流量值是否大于所述PECVD设备的气体流量计量程最大值，如果是，则超量程报警，并以所述气体流量计量程最大值作为所述工艺气体的流量控制值来执行工艺程序，否则，以所述修正流量值作为所述工艺气体的流量控制值。
优选的，所述流量系数确定单元包括：第一计时模块和第二计时模块；
所述第一计时模块用于对基准气体在所述PECVD设备的真空腔室内从第一设定真空度至第二设定真空度时所需的基准气体计时时间进行计时；
所述第二计时模块用于对工艺气体在所述PECVD设备的真空腔室内从所述第一设定真空度至所述第二设定真空度时所需的工艺气体计时时间进行计时。
优选的，所述流量系数确定单元还包括：真空度设定单元；
所述真空度设定单元用于设定所述第一设定真空度和所述第二设定真空度。
优选的，还包括：控制模块和计算模块；
所述控制模块用于开启真空腔室的抽气阀，将所述真空腔室内的气体抽尽至本底真空度；所述控制模块还用于关闭所述抽气阀，开启基准气体或工艺气体的充气阀，并以设定流量对所述真空腔室进行充气；
所述计算模块用于计算所述工艺气体计时时间与所述基准气体计时时间的比值来确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数。
本发明提供一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法和系统，该方法通过控制工艺气体的流量系数，来确定工艺气体的流量控制值，解决现有多台PECVD设备在制备膜层时，由于工艺气体的种类和气体流量计的差异，易造成产品规格的一致性和合格率降低的问题，可降低产品的生产成本，提高产品的生产效率和质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1：是本发明提供的一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法流程图；
图2：是本发明实施例提供一种流量系数的确定方法流程图；
图3：是本发明实施例提供的一种计时时间的确定方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前在工业生产的过程中，使多台PECVD设备持续稳定的运行工艺得到近似的结果从而保证产品规格的一致性以及产品的合格率，易出现气体流量计的差异造成产品的一致性和合格率低的问题。本发明提供一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法和系统，通过工艺气体的流量系数，来确定工艺气体的流量控制值，解决现有多台PECVD设备在制备膜层时，由于PECVD设备使用的频率，环境，以及与PECVD设备配套使用的其它装置，如气体流量计等磨损程度，易造成产品规格的一致性和合格率降低的问题，可降低产品的生产成本，提高产品的生产效率和质量。
如图1所示，为本发明提供的一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法流程图，该方法包括以下步骤:
S1：获得工艺气体的流量设定值，并选择基准气体；
S2：确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数；
S3：根据所述工艺气体的流量设定值和所述流量系数计算得到所述工艺气体的修正流量值；
S4：判断所述工艺气体的修正流量值是否大于所述工艺气体的气体流量计量程最大值，如果是，则超量程报警，并以所述气体流量计的量程最大值作为所述工艺气体的流量控制值来执行工艺程序，否则，以所述修正流量值作为所述工艺气体的流量控制值。
具体地，所述工艺气体的修正流量值等于所述工艺气体的流量设定值与所述流量系数的乘积。所述流量系数对于选用不同的基准气体，计算得到的流量系数的值也不相同，即便是相同的一路气体流量计。
进一步，还包括：通过控制各种工艺气体的所述流量控制值，来确定执行工艺程序中的各种工艺气体的比例关系。
在实际应用中，所述PECVD设备通过各种工艺气体的所述流量控制值来控制执行工艺程序中的各种工艺气体在镀膜过程的比例关系。采用同一种所述基准气体来确定所述PECVD设备的各种工艺气体的流量系数，为使其它PECVD设备中能够达到上述PECVD设备的镀膜效果，可以根据各种工艺气体的流量设定值和流量系数计算得到各种工艺气体的修正流量值，由修正流量值和该工艺气体对应的气体流量计量程来确定各种工艺气体的流量控制值，进而所述PECVD设备通过所述流量控制值控制真空腔室内的各种工艺气体的比例关系，以实现多台PECVD设备镀膜效果一致性。
如图2所示，所述确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数包括：
S5：获取基准气体在所述PECVD设备的真空腔室内从第一设定真空度至第二设定真空度时所需的基准气体计时时间；
S6：获取工艺气体在所述PECVD设备的真空腔室内从所述第一设定真空度至所述第二设定真空度时所需的工艺气体计时时间；
S7：将所述工艺气体计时时间与所述基准气体计时时间的比值作为所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数。
如图3所示，获取所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间包括以下步骤：
S8：开启真空腔室的抽气阀，将所述真空腔室内的气体抽尽至本底真空度；
S9：关闭所述抽气阀，开启基准气体或工艺气体的充气阀，并对所述真空腔室进行充气；
S10：在所述真空腔室达到所述第一设定真空度时开始计时，直至所述真空腔室达到所述第二设定真空度停止计时，将得到的计时时间作为所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间。
需要说明的是，本底真空度指将真空腔室内的其他气体抽尽时达到的真空度，以避免后续通入的工艺气体被之前真空腔室内的气体影响。第一设定真空度和第二设定真空度可通过人工设定。也可将真空度视为压力，比如，工艺气体计时为：通入工艺气体使真空腔室室到达第一设定压力值时开始计时。工艺气体计时为：通入工艺气体使真空腔室室到达第二设定压力值时结束计时。
进一步，获取所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间还包括以下步骤：
S11：在所述真空腔室达到所述第二设定真空度时，关闭所述充气阀；
S12：开启所述抽气阀，将所述真空腔室抽气至所述本底真空度后关闭所述抽气阀。
该方法还包括：采用同一种基准气体来确定所述PECVD设备的各种工艺气体的流量系数，以确保执行工艺程序中的各种工艺气体的比例。具体地，在调整过程中，可对各种工艺气体都进行流量系数的确定，以使各工艺气体采用同一基准来控制流量，避免出现选择不同基准气体造成流量系数不同，即便使用同一路气体流量计。
在实际应用中，所述基准气体为所述PECVD设备使用的所述工艺气体中的任一种，也可为以下任一种：氩气、氢气、氧气和硅烷。基准气体的选用主要以镀膜工艺实际需求气体要求为主。
进一步，还包括：判断所述工艺气体的流量系数是否在0.8～1.2范围内，如果否，则检修设备或重新设置工艺参数，直至重新确定的所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数处于0.8～1.2范围内。为了更好控制各种工艺气体的气体流量，使其流量系数稳定在范围内。可通过定期对所述PECVD设备中的各工艺气体的流量系数进行测试并存储该数据，通过各工艺气体流量系统的数据分析对气体流量计、PECVD设备的工作状态进行判断，以确保产品的质量，当某个工艺气体对应的流量系数变化较大或不在正常范围内时相关工艺气体流量计进行报警提示，防止大量废品或不合格产品出现。
需要说明的是，当流量系数不在范围内时,需要检修设备,查看设备硬件是否有损,或连接在设备的其他装置是否有损,例如测量压力装置,流量计等,若设备硬件无误,是否操作有误,或设备软件部分有误.
可见，本发明提供一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，该方法通过控制工艺气体的流量系数，来确定工艺气体的流量控制值，解决现有多台PECVD设备在制备膜层时，由于工艺气体的种类、各PECVD设备磨损，和气体流量计的差异，易造成产品规格的一致性和合格率降低的问题，可降低产品的生产成本，提高产品的生产效率和质量。
本发明提供一种PECVD设备的工艺气体流量的调整系统，包括：设定单元、流量系数确定单元和流量调整单元。所述设定单元用于工艺气体的流量设定值，并选择基准气体。所述流量系数确定单元用于确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数。所述流量修正单元用于根据所述流量设定值和所述流量系数计算得到所述工艺气体的修正流量值。所述流量调整单元用于判断所述修正流量值是否大于所述PECVD设备的气体流量计量程最大值，如果是，则超量程报警，并以所述气体流量计量程最大值作为所述工艺气体的流量控制值来执行工艺程序，否则，以所述修正流量值作为所述工艺气体的流量控制值。
进一步，所述流量系数确定单元包括：第一计时模块和第二计时模块。所述第一计时模块用于对基准气体在所述PECVD设备的真空腔室内从第一设定真空度至第二设定真空度时所需的基准气体计时时间进行计时。所述第二计时模块用于对工艺气体在所述PECVD设备的真空腔室内从所述第一设定真空度至所述第二设定真空度时所需的工艺气体计时时间进行计时。
更进一步，所述流量系数确定单元还包括：真空度设定单元。所述真空度设定单元用于设定所述第一设定真空度和所述第二设定真空度。
该系统还包括：控制模块和计算模块。所述控制模块用于开启真空腔室的抽气阀，将所述真空腔室内的气体抽尽至本底真空度；所述控制模块还用于关闭所述抽气阀，开启基准气体或工艺气体的充气阀，并以设定流量对所述真空腔室进行充气。所述计算模块用于计算所述工艺气体计时时间与所述基准气体计时时间的比值来确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数。
可见，本发明提供一种PECVD设备的工艺气体流量的调整系统，通过流量系数确定单元确定工艺气体的流量系数，以获得工艺气体的流量控制值，解决现有多台PECVD设备在制备膜层时，由于工艺气体的种类和气体流量计的差异，易造成产品规格的一致性和合格率降低的问题，可降低产品的生产成本，提高产品的生产效率和质量。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，其特征在于，包括：
获得工艺气体的流量设定值，并选择基准气体；
确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数；
根据所述工艺气体的流量设定值和所述流量系数计算得到所述工艺气体的修正流量值；
判断所述工艺气体的修正流量值是否大于所述工艺气体的气体流量计量程最大值，如果是，则超量程报警，并以所述气体流量计的量程最大值作为所述工艺气体的流量控制值来执行工艺程序，否则，以所述修正流量值作为所述工艺气体的流量控制值。
2.根据权利要求1所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，其特征在于，还包括：
通过控制各种工艺气体的所述流量控制值，来确定执行工艺程序中的各种工艺气体的比例关系。
3.根据权利要求2所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，其特征在于，所述确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数包括：
获取基准气体在PECVD设备的真空腔室内从第一设定真空度至第二设定真空度时所需的基准气体计时时间；
获取工艺气体在所述PECVD设备的真空腔室内从所述第一设定真空度至所述第二设定真空度时所需的工艺气体计时时间；
将所述工艺气体计时时间与所述基准气体计时时间的比值作为所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数。
4.根据权利要求3所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，其特征在于，获取所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间包括以下步骤：
开启真空腔室的抽气阀，将所述真空腔室内的气体抽尽至本底真空度；
关闭所述抽气阀，开启基准气体或工艺气体的充气阀，并对所述真空腔室进行充气；
在所述真空腔室达到所述第一设定真空度时开始计时，直至所述真空腔室达到所述第二设定真空度停止计时，将得到的计时时间作为所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间。
5.根据权利要求4所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，其特征在于，获取所述基准气体计时时间或所述工艺气体计时时间还包括以下步骤：
在所述真空腔室达到所述第二真空度时，关闭所述充气阀；
开启所述抽气阀，将所述真空腔室抽气至所述本底真空度后关闭所述抽气阀。
6.根据权利要求1至5任一项所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，其特征在于，所述基准气体为所述工艺气体中的任一种。
7.根据权利要求1至5任一项所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，其特征在于，所述基准气体为以下任一种：氩气、氢气、氧气和硅烷。
8.根据权利要求1至5任一项所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整方法，其特征在于，还包括：判断所述工艺气体的流量系数是否在0.8～1.2范围内，如果否，则检修设备或重新设置工艺参数，直至重新确定的所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数处于0.8～1.2范围内。
9.一种PECVD设备的工艺气体流量的调整系统，其特征在于，包括：设定单元、流量系数确定单元、流量修正单元和流量调整单元；
所述设定单元用于获得工艺气体的流量设定值，并选择基准气体；
所述流量系数确定单元用于确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数；
所述流量修正单元用于根据所述流量设定值和所述流量系数计算得到所述工艺气体的修正流量值；
所述流量调整单元用于判断所述修正流量值是否大于所述PECVD设备的气体流量计量程最大值，如果是，则超量程报警，并以所述气体流量计量程最大值作为所述工艺气体的流量控制值来执行工艺程序，否则，以所述修正流量值作为所述工艺气体的流量控制值。
10.根据权利要求9所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整系统，其特征在于，所述流量系数确定单元包括：第一计时模块和第二计时模块；
所述第一计时模块用于对基准气体在所述PECVD设备的真空腔室内从第一设定真空度至第二设定真空度时所需的基准气体计时时间进行计时；
所述第二计时模块用于对工艺气体在所述PECVD设备的真空腔室内从所述第一设定真空度至所述第二设定真空度时所需的工艺气体计时时间进行计时。
11.根据权利要求10所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整系统，其特征在于，所述流量系数确定单元还包括：真空度设定单元；
所述真空度设定单元用于设定所述第一设定真空度和所述第二设定真空度。
12.根据权利要求11所述的PECVD设备的工艺气体流量的调整系统，其特征在于，还包括：控制模块和计算模块；
所述控制模块用于开启真空腔室的抽气阀，将所述真空腔室内的气体抽尽至本底真空度；所述控制模块还用于关闭所述抽气阀，开启基准气体或工艺气体的充气阀，并以设定流量对所述真空腔室进行充气；
所述计算模块用于计算所述工艺气体计时时间与所述基准气体计时时间的比值来确定所述工艺气体相对于所述基准气体的流量系数。
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