T-CPIA 0065-2024 異質結電池用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設備

CCSF12Plasmaenhancedchemicalvapordeposition(PECVD)equIT/CPIA0065—2024前言 III 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4工作環(huán)境及工作條件 25設備要求 25.1外觀 25.2安全 35.3主要功能 35.4性能 36試驗方法 46.1基本性能 46.2薄膜基本參數(shù) 57檢驗規(guī)則 77.1檢驗類型 77.2交付檢驗 78標志、包裝、搬運和運輸、貯存 88.1標志 88.2包裝 88.3搬運和運輸 88.4貯存 9T/CPIA0065—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國光伏行業(yè)協(xié)會標準化技術委員會提出。本文件由中國光伏行業(yè)協(xié)會標準化技術委員會歸口。本文件起草單位：中國電子技術標準化研究院、理想萬里暉半導體設備（上海）股份有限公司、隆基綠能科技股份有限公司、湖南紅太陽光電科技有限公司、北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司、常州捷佳創(chuàng)精密機械有限公司、無錫帝科電子材料股份有限公司、杭州福斯特應用材料股份有限公司、江蘇乾景?？菩履茉从邢薰?、浙江潤海新能源有限公司、江蘇愛康能源研究院有限公司。本文件主要起草人：王趕強、王慧慧、莊天奇、馬哲國、盧俊雄、吳易龍、江偉、朱海劍、張洪旺、周光大、朱晨、劉松民、周春華、談劍豪。1T/CPIA0065—2024異質結電池用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設備本文件規(guī)定了本征薄膜異質結電池用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設備（以下簡稱“PECVD設備”）的術語和定義、工作環(huán)境、設備要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及包裝、標志、搬運和運輸、貯存等。本文件適用于本征薄膜異質結電池用PECVD設備。產品主要用于沉積多種薄膜材料，例如非晶硅、微晶硅、二氧化硅、氮化硅薄膜等本征薄膜材料等。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T191包裝儲運圖示標志GB2894—2008安全標志及其使用導則GB/T5080.7設備可靠性試驗恒定失效率假設下的失效率與平均無故障時間的驗證試驗方案GB/T5226.1—2019機械電氣安全機械電氣設備第1部分:通用技術條件GB/T6388運輸包裝收發(fā)貨標志GB/T8196—2018機械安全防護裝置固定式和活動式防護裝置設計與制造一般要求GB/T11164—2011真空鍍膜設備通用技術條件GB12348—2008工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準GB/T13306標牌GB/T13384機電產品包裝通用技術條件GB/T25915.1—2021潔凈室及相關受控環(huán)境第1部分：空氣潔凈度等級GB/T30116半導體生產設施電磁兼容性要求GB50052—2009供配電系統(tǒng)設計規(guī)范GB50231—2009機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范GB50646—2020特種氣體系統(tǒng)工程技術標準SJ/T1552電子工業(yè)專用設備機械裝配技術要求SJ/T1635電子工業(yè)管路的基本識別色和識別符號SJ/T10674—1995涂料涂覆通用技術條件SJ20984—2008化學氣相沉積設備通用規(guī)范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1等離子體增強化學氣相沉積plasmaenhancedchemicalvapordeposition；PECVD利用微波、射頻、高頻等電源系統(tǒng)，在特定條件下激發(fā)氣體生成等離子體（該氣體也稱氣態(tài)前驅物，它在電磁場的作用下發(fā)生離子化）形成激發(fā)態(tài)的活性基團，活性基團擴散到基片表面并在一定溫度下發(fā)生化學反應，生成物在基片表面沉積形成所需薄膜的一種工藝技術。3.2板式等離子體增強化學氣相沉積設備platetypeplasmaenhancedchemicalvapordepositionequipment2T/CPIA0065—2024利用板式等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)制備薄膜的設備。注：一般采用微波、射頻、高頻等電源系統(tǒng)，將射頻功率輸送到反應腔內的兩個間，通入反應氣體，在一定的壓強范圍內，兩個電極之間電感或者電容耦合形成穩(wěn)定的等離子體區(qū)域內實現(xiàn)化學反應，在基片上沉3.3本征薄膜異質結電池heterojunctioncrystallinesiliconphotovoltaiccell由摻雜非晶硅或微晶硅薄膜發(fā)射區(qū)、極薄硅薄膜本征層和晶體硅基區(qū)構成的異質結電池。3.4非晶硅薄膜amorphoussiliconthinfilm結構特征為短程有序而長程無序的α-硅。3.5微晶硅薄膜microcrystallinesiliconthinfilm介于非晶硅和單晶硅之間的一種混合相無序半導體材料。4工作環(huán)境及工作條件PECVD設備的工作環(huán)境及工作條件應滿足以下要求：a)環(huán)境溫度20～30）℃;b)相對濕度40～60）%;c)環(huán)境凈化等級：PECVD主設備運行環(huán)境應符合GB/T25915.1—2010規(guī)定中的ISO7級，與硅片運輸傳送相關的自動化區(qū)域應符合ISO6級；一些特殊的工藝應在其規(guī)定的環(huán)境條件下進d)大氣壓強：8.6×105Pa～1.06×105Pa；e)地面平整度：一套機臺范圍內，地面平整度≤3mm/m；1)三相五線交流380(±10％)V；2)頻率50(±1％)Hz；3)一般接地電阻≤4Ω。g)有毒排氣：宜燃燒水洗式尾氣處理裝置，裝置應能同時處理：可燃性氣體、腐蝕性氣體、工藝外腔大氣；應具有抗粉塵堆積、抗腐蝕能力；h)尾氣處理裝置的吸氣壓力≤-700Pa；i)無毒排氣：管壓≤-200Pa；j)廠務系統(tǒng)應具備特殊氣體泄漏偵測、監(jiān)控和報警系統(tǒng)，應符合GB50646—2020的規(guī)定；k)冷卻水廠務應滿足：1)電導率（25℃)：10us/cm～20us/cm；2)pH值：6.5～7.5；3)入口溫度：21℃±3℃;4)入口壓力：3.5×105Pa～4.9×105Pa；5)壓差：2.5×105Pa～3.9×105Pa。l)工藝氣體配置：宜包含硅烷、氫氣、硼烷、磷烷、三氟化氮、氬氣、氮氣、甲烷、二氧化碳m)其他環(huán)境要求應按照GB/T11164—2011的相關規(guī)定執(zhí)行。5設備要求5.1外觀PECVD設備外觀及結構要求如下：a)設備表面不應有明顯的凹凸不平、劃傷、銹蝕等缺陷，零部件應完整無缺；b)表面涂覆的零部件，應符合SJ/T10674—1995的規(guī)定；c)應無表面剝落、劃傷等痕跡；3T/CPIA0065—2024d)所有氣體管道應排布整齊合理，各種管路的涂色符合SJ/T1635的規(guī)定；e)設備標識和標志應清晰、準確；f)設備設計應合理，便于操作、裝拆、維修；g)設備應根據(jù)排廢要求設置有毒氣體和一般氣體的排氣接口；h)設備各運動機構應運轉靈活，無卡滯現(xiàn)象，無異響；i)設備緊急停止和關閉按鈕應分布合理。5.2安全為保證設備安全使用，需要達到以下要求：a)設備設計安全、防護裝備等設計應符合GB/T8196—2018的規(guī)定；b)設備安裝施工規(guī)范應符合GB50231—2009的規(guī)定；c)電氣連接及安全應符合GB/T5226.1—2019的規(guī)定。5.3主要功能5.3.1沉積薄膜功能異質結板式PECVD設備的沉積工藝所需薄膜應滿足以下要求：a)金屬沉積腔室中采用平板型或者類平板型的電極，腔室中的工藝氣體在兩個極板之間的交流電場的作用下在沉積腔內形成等離子體。多片硅片被放置在平板式的載板上，后隨載板進入沉積腔室，在沉積腔體內等離子體作用下沉積相應薄膜至硅片上；b)加熱溫度要求：150℃~300℃連續(xù)可調，具備溫度自調節(jié)功能；c)壓力控制要求：具有壓力自動控制功能。5.3.2自動化功能自動化功能應滿足：a)滿足PECVD工藝設備的自動化需求，可實現(xiàn)PECVD工藝載板自動循環(huán)、硅片承載花籃內部循環(huán)、工藝前及工藝后硅片自動上下料、硅片自動翻片功能；b)硅片完成所有工藝后需有后端檢測設備，對不符合要求的半成品自動完成剔除動作；c)自動線要求能自動識別各制程階段不同的硅片承載花籃，不可混用；d)自動線具有可選的手動送片功能，工藝過程中可選半自動、手動控制功能；e)具有故障診斷、報警和保護功能。5.3.3軟件控制功能軟件控制功能應滿足：a)軟件具有分級登錄及管理權限；b)設備運行具有自動、半自動及手動模式；c)設備可同時存儲多個工藝流程可供選擇，并默認使用上一次的流程；d)錯誤/故障信息即時反饋，同時報警燈以不同顏色的報警相關信息；e)數(shù)據(jù)存儲及查詢功能。5.4性能5.4.1基本性能參數(shù)設備基本性能參數(shù)及檢測方式應滿足表1要求。表1設備基本性能參數(shù)14T/CPIA0065—2024表1設備基本性能參數(shù)（續(xù)）234567150℃~300℃895.4.2制備薄膜基本參數(shù)PECVD設備的工藝性能應滿足表2要求。表2PECVD設備工藝性能要求12非晶、微晶＜5%3非晶、微晶＜5%456試驗方法6.1基本性能6.1.1運行噪音設備正常運行時在距離設備正前方1m處，使用聲級計（精確度不低于1dB）測量的等效連續(xù)A聲級噪聲。6.1.2路管道漏氣率使用質譜型氦檢測（檢測精確度不低于1×10-8Pa·L/s），采用內向測漏法測定。6.1.3真空腔體氦檢漏率使用質譜型氦檢測（檢測精確度不低于1×10-8Pa·L/s），采用內向測漏法測定。5T/CPIA0065—20246.1.4真空室極限壓力對反應腔室連續(xù)抽真空，觀察真空壓力計（精確度不低于0.1Pa）讀數(shù)變化，當真空度數(shù)值不再明顯變化時，記錄此數(shù)值。6.1.5壓升率對反應腔室連續(xù)抽真空，觀察真空壓力計讀數(shù)變化，當真空度數(shù)值不再明顯變化時，關閉與真空室連接的真空閥，待5分鐘真空室壓力上升至P1時，開始計時t1，經過一段時間到達t2后記錄P2數(shù)據(jù)，然后按下面公式（1）計算壓升率：式中：M——壓升率，單位為帕每小時（Pa/h）；P1——腔體初始真空壓力，單位為帕（Pa）；P2——腔體最終真空壓力，單位為帕（Pa）；t1——壓力記錄開始時間，單位為小時（ht2——壓力記錄結束時間，單位為小時（h）。6.1.6表面溫度使用表面溫度傳感器，監(jiān)控設備表面溫度，使之保持在60℃以下。6.1.7腔內工藝溫度范圍腔內工藝溫度應滿足以下要求：a)使用溫度傳感器，監(jiān)控腔內工藝溫度，使之保持在工藝所需溫度；b)工藝腔溫度調節(jié)范圍為150℃~300℃。6.1.8腔內單點溫度穩(wěn)定性將溫度設置為設備控溫范圍內的某一適當值，當溫度達到設定值后穩(wěn)定30min，根據(jù)SJ/T20984—2008中c)的計算方法，計算溫度單點穩(wěn)定性。6.1.9最大升溫速率將溫度設置為設備控溫范圍內的某一適當值，記錄開始升溫至溫度達到設定值的時間，計算升溫速6.1.10最大降溫速率將溫度設置為設備控溫范圍內的某一適當值，記錄開始降溫至溫度達到設定值的時間，計算降溫速6.2薄膜基本參數(shù)6.2.1片內膜厚均勻性采用玻璃基底，在產線工藝下制備100nm厚度的薄膜，單載板內取9片玻璃（取片位置見圖2每片玻璃用橢偏儀測9點薄膜厚度取平均值（取點位置見圖3，周邊四點中心軸線對稱，距離邊緣10mm按照公式（2）計算片內膜厚均勻性：6T/CPIA0065—2024圖2取9片位置示意圖圖3單片膜厚測量位置示意圖式中：U(p-t-p)——片內膜厚均勻性，單位為百分率（%）；tmax——片內最大膜厚，單位為納米（nm）；tmin——片內最小膜厚，單位為納米（nm）。6.2.2片間膜厚均勻性在采用完全相同的工藝條件和參數(shù)完成沉積工藝的同一批基片中，取9片作為測量樣品。一般在同一載板內選取中心、中間和四角位置鍍膜后的9片硅片作為測量片（見圖2），每片樣品采用橢偏儀測量膜厚。按照公式（3）計算片間膜厚均勻性：式中：U(w-t-w)——片間膜厚均勻性，單位為百分率（%）；Tmax——單片平均最大膜厚，單位為納米（nm）；Tmin——單片平均最小膜厚，單位為納米（nm）。6.2.3批次膜厚均勻性在采用完全相同的工藝條件和參數(shù)完成沉積工藝的若干批基片中，12個小時內每4小時抽測一片載板，每片載板取9片硅片，每片采用橢偏儀測量9點的膜厚，取批次平均值，按照公式（4）計算批次膜厚均勻性：式中：U(b-t-b)——批次膜厚均勻性，單位為百分率（%）；Tkmax——單載板平均最大膜厚，單位為納米（nmTkmin——單載板平均最小膜厚，單位為納米（nm）。7T/CPIA0065—20246.2.4片間隱含開路電壓均勻性同一載板內取9片覆膜硅片，每片測隱含開路電壓iVoc（impliedopencircuitvoltage），再按公式(5)計算其片間均勻性：式中：iVoc(w-t-w)——片間iVoc均勻性，單位為百分率（%）；iVocmax——片內iVoc的最大值，單位為毫伏（mV）；iVocmin——片間iVoc的最小值，單位為毫伏（mV）。6.2.5批次隱含開路電壓均勻性12個小時內，每4小時抽測1載板，每載板按圖2位置取9片覆膜硅片，每片按圖3位置測9點隱含開路電壓iVoc，取批次平均值后，按公式(6)計算其均勻性：式中：iVoc(b-t-b)——批次間iVoc均勻性，單位為百分率（%）；Tave-max——批次間iVoc平均值的最大值，單位為毫伏（mV）；Tave-min——批次間iVoc平均值的最小值，單位為毫伏（mV）。7檢驗規(guī)則7.1檢驗類型PECVD設備的檢驗為交付檢驗。7.2交付檢驗7.2.1交付檢驗應在設備運至客戶指定地點后，在用戶現(xiàn)場安裝、調試后進行。7.2.2交付檢驗項目應符合表3的規(guī)定。當所有檢驗項目均滿足表3的要求時，則判定合格；否則判定不合格。表3檢驗項目1234567897.2.3交付檢驗項目中任一項出現(xiàn)故障時，應停止檢驗，查出故障原因，排除故障后，重新進行檢驗。7.2.4交付檢驗項目若無法排除故障以達到檢測要求，則該設備判為不合格。8T/CPIA0065—20248標志、包裝、搬運和運輸、貯存8.1標志8.1.1設備標牌應在明顯部位設置字跡清晰、牢固耐久的標牌，并符合GB/T13306的規(guī)定。標牌中至少應包含以下內容：a)設備名稱和型號；b)設備額定電壓、額定電流、額定功率；c)設備外形尺寸和重量；d)出廠編號、制造日期；e)制造單位名稱或商標。8.1.2安全標志安全標志應符合以下要求：a)安全標志圖形的含義、顏色組合與使用方法應符合GB2894—2008的規(guī)定；b)設備的特殊安全要求及應遵守的操作規(guī)程應根據(jù)需要制成標牌，固定在醒目位置。8.1.3包裝標志包裝標志應符合：a)包裝箱上應“易碎物品”“禁止翻滾”“向上”“怕濕”等儲運圖示標志，需要吊裝的包裝箱應有“由此吊起”標志，且儲運圖示標志應符合GB/T191的規(guī)定。b)需要時，包裝箱應按GB/T6388的規(guī)定標明收發(fā)貨標志，至少應包含設備名稱、型號和規(guī)格、包裝箱體積和重量、收貨地點和單位、發(fā)貨單位、包裝日期等信息。8.2包裝包裝應符合：a)包裝的通用原則是足夠滿足運輸條件及貯存條件，能確保設備及零部件不會產生損壞、破損、生銹等情況。b)應采用木箱包裝，同時采用防潮包裝、防震包裝等防護包裝，具體應滿足GB/T13384的相應規(guī)定。包裝應牢固可靠，包裝箱邊角用扎帶加固，防止開裂。c)重要機械部分及零部件須使用真空鋁箔和塑料膜的包裝方式，其他設備和零部件采用防水、防潮包裝，使設備在長時間的運輸過程中得到更好的防潮、防銹、防腐效果d)包裝材料應清潔干燥，且具有防霉、防蛀等特性，不應使用導致設備銹蝕及產生有害氣體的材料（如石棉）。緩沖和包裹材料應阻燃、無腐蝕性