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1、操作手册LPS 1 等离子体发射源生产商：Roth & Rau AG Gewerbering 3 D-09337 Hohenstein-Ernstthal OT Wuestenbrand Germany目录1 安全指示 31.1 介绍31.2 安全标志32 描述42.1 概要42.2 线型微波等离子体发射源类型52.3 线型微波等离子体的产生63 技术数据93.1 概要93.2 性能103.3 电气数据103.4 连接103.4.1 气体连接103.4.2 水路连接104 组装115 设备维护125.1 石英管的拆卸135.2 沉积罩的拆卸155.3 等离子体发射源的清洗165.4 沉积罩的替
2、换175.5 玻璃石英管的替换175.6 安全性能216 备配件226.1 介绍226.2 备配件清单227 推荐备配件27配图目录图1：线型微波的图解和部件图4图2：线型微波等离子体发射源的工作原理5图3：配备一个石英管的LPS1型微波等离子体发射源的典型断面图5图4：线型微波等离子体产生的原理6图5：以时间为函数的典型的脉冲微波7图6：覆膜均匀性和沉积率的独立控制效果示意图8图7：SiNA型LPS1等离子体发射源的尺寸图9图8：SiNA型LPS1线型等离子体发射源11图9：SiNA系统中整合的小型微波发射头（MW head）13图10：在工作位置和维护位置配有铜质天线的小型微波发射头13图
3、11：完整的等离子体发射源（左图）和没有横向沉积罩的等离子体发射源（右图）14图12：卡口锁定机械装置14图13：设备维护位置时的卡口锁定机械装置14图14：防护罩固定器专用的特殊工具（左图）设备维护和工艺操作时的位置15图15：关闭的氨气吹淋喷头孔（左图）部分关闭的硅烷气体吹淋喷头孔（右图）16图16：工艺反应仓仓壁上的微波发射头法兰接口16图17：所有装配部件的正确顺序17图18：铝质罩帽中的装配部件18图19：将石英管挤压进准备好的铝质罩帽18图20：完整的石英管的剖面图18图21：准备好的微波传送系统19图22：完整的微波传送系统19图23：带有环形封口的铝制罩帽20图24：SiNA系
4、统中卡口密封处作为气体泄露指示标志的SiO沉积层20配表目录表1：安全符号的描述3表2：不同等离子体长度（0.1mbar）的Si3N4沉积所用的典型的微波功率（MW-Power）7表3：装配部件的功能表17表4：石英玻璃管的规格19表5：备配件清单22表6：补充的推荐备配件清单271 安全指示1.1 介绍该手册包含了LPS1线型微波等离子体发射源的安装，操作和维护的指导。在安装和调试LPS1之前请仔细阅读该手册。1.2 安全标志警告!这个标志表明有对人的生命和健康有明确的伤害和损伤的危险。警告!这个标志表明有微波辐射的风险微波泄漏极限根据最新的科学研究以及目前各个国家正在进行的调查总结，在正常
5、的操作条件下，任何可与人接近的部件在5厘米距离之内的微波密度不得超过5毫瓦/平方厘米（5Mw/cm）的强度。50厘米以上的距离范围也不能超过这个极限值。警告!这个标志表明有热的表面警告!这个标志表明有电击的风险注意安全！佩戴安全护目镜！注意安全！穿着安全手套！注意安全！佩戴防护面具！2 描述2.1 概要由于电子空穴对再次结合而造成的硅片表面的缺陷被一层薄薄的氮化硅所覆盖（钝化）后可以增加太阳能电池的效率。氮化硅层的硬度，化学稳定性和沉积作用过程中形成的反射指数梯度使其成为电池片的具有保护性能的减反射膜。微波等离子体具有一些显著而突出的等离子体特性，如当离子和电子层低于10个电子伏特（eV）时的
6、高带电性水平（high charge carrier concentrations），这种等离子十分适合于需要不能有明显离子冲击的薄膜沉积技术。多晶硅电池片表面的等离子沉积的钝化的Si3N4 层在离子冲击过程中不会引起表面的缺陷就是一个很好的例子。原理上说，在大规模等离子生产中有四种方法介入等离子体。（1） 通过喇叭形天线传送微波至等离子体（2） 通过电介质窗将微波传送至等离子体（3） 通过一套/4 天线将微波传送至等离子体（4） 通过同轴石英管将微波传送至等离子体前三种方法在明确的本身的位置将微波传送至等离子体，因此相同性质下的大规模等离子体只能在距离微波输入很远的距离内观察。同轴系统激活在
7、石英管上的表面波，可以产生高度均匀的微波等离子体。这样可以在几米范围内产生线型尺寸的大规模微波等离子体。该优势技术应用在Roth&Rau公司的SiNA的in-line系列上，我公司使用的是LPS1型线型微波等离子体发射源。图1：线型微波的图解和部件图（英文注释见第6章中的备配件清单）2.2 线型微波等离子体发射源类型图2表现的是一个典型的线型微波等离子体发射源，在科技文献中常被称为“二极等离子线”（Duo-Plasmaline），因为该发射源的两端各有一个微波发射器。图2：线型微波等离子体发射源的工作原理宽度为100mm,长度达到1m（等离子体发射源的长度），这是这种等离子体的典型尺寸，就像图
8、2所示，基片悬挂（或躺在上面取决于所使用的系统）在载片器上经过等离子体并达到完美的均匀性。安置2个或更多的线型等离子体发射源平行排列在一起可以还可以获得更高的沉积率。然而，由于所需载片传送系统的特点，多等离子体发射源的宽度受到一定的限制，解决对于包含在石英管内的线型等离子体发射源的这个问题一个好的折衷方法可以在图3中显示出来。图3：配备一个石英管的LPS1型微波等离子体发射源的典型断面图在科技文献中所描述的LPS1型等离子体发射源和“等离子体线”式发射源之间最大的区别是前者附加的磁力系统，这为发射源带来了两个方面的优势。1） 等离子体仓壁上所产生的电磁吸持（magnetic confineme
9、nt）减少了带电的微粒（charged particle）而尽可能地增加了等离子体的磁通量。2） 尽管磁场的强度与ECR状态（87mT）有很大距离,但它还是大大增强和稳定了石英管外部的导体等离子体。2.3 线型微波等离子体的产生这些发射源产生均匀的线型等离子体的过程并不是表面上那么简单，如图4所示。图4：线型微波等离子体产生的原理图4表现的是等离子体带电体密度（Charge Carrier density）n(z)是如何取决于Z-方向（等离子体轴）中等离子体发射源两端输入微波功率的量。首先，我们考虑当只有左微波发射器打开至微波功率P1位置时，会发现在等离子体密度n1(z)会产生微波密度的线性的
10、衰减，那是因为沿着石英管方向会有微波功率的损耗。同样的，在只有右微波发射器打开至微波功率P2位置时也会有同样的现象发生。如果左右两个微波发射器同时打开，所产生的微波密度n(z)将是两个密度曲线之和。现在让我们研究一下图4所示的情况。单个微波发射器本身不能产生完全覆盖整个石英管长度的等离子曲线的，因此总的等离子曲线不均等同于两个等离子曲线之和。如图4a)所示，P1+P2Popt两端的微波功率必须持续增加直到达到图4b)中所示的情况（P1+P2 Popt），这样才能达到总的等离子曲线的均等。而如果两端的微波功率继续增加将会导致微波系统中产生更多过量的微波。因此，输入的微波功率是由所选择的工艺气体和石英管的长度决定的，表2总结了所需的微波功率（见峰值功率，Ppeak）I=400
