T-CPIA 0065-2024 異質(zhì)結(jié)電池用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設(shè)備

CCSF12Plasmaenhancedchemicalvapordeposition(PECVD)equIT/CPIA0065—2024前言 III 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4工作環(huán)境及工作條件 25設(shè)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(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)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(shù)委員會提出。本文件由中國光伏行業(yè)協(xié)會標準化技術(shù)委員會歸口。本文件起草單位：中國電子技術(shù)標準化研究院、理想萬里暉半導體設(shè)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(zhì)結(jié)電池用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設(shè)備本文件規(guī)定了本征薄膜異質(zhì)結(jié)電池用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）設(shè)備（以下簡稱“PECVD設(shè)備”）的術(shù)語和定義、工作環(huán)境、設(shè)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(zhì)結(jié)電池用PECVD設(shè)備。產(chǎn)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(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(shè)備可靠性試驗恒定失效率假設(shè)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(shè)備第1部分:通用技術(shù)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(shè)計與制造一般要求GB/T11164—2011真空鍍膜設(shè)備通用技術(shù)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(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件GB/T25915.1—2021潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境第1部分：空氣潔凈度等級GB/T30116半導體生產(chǎn)設(shè)施電磁兼容性要求GB50052—2009供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB50231—2009機械設(shè)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(shù)標準SJ/T1552電子工業(yè)專用設(shè)備機械裝配技術(shù)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(shù)條件SJ20984—2008化學氣相沉積設(shè)備通用規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)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(qū)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(shù)。3.2板式等離子體增強化學氣相沉積設(shè)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(shè)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(nèi)的兩個間，通入反應氣體，在一定的壓強范圍內(nèi)，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(nèi)實現(xiàn)化學反應，在基片上沉3.3本征薄膜異質(zhì)結(jié)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(gòu)成的異質(zhì)結(jié)電池。3.4非晶硅薄膜amorphoussiliconthinfilm結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)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(guān)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(nèi)，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(wù)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(wù)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(guān)規(guī)定執(zhí)行。5設(shè)備要求5.1外觀PECVD設(shè)備外觀及結(jié)構(gòu)要求如下：a)設(shè)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(shè)備標識和標志應清晰、準確；f)設(shè)備設(shè)計應合理，便于操作、裝拆、維修；g)設(shè)備應根據(jù)排廢要求設(shè)置有毒氣體和一般氣體的排氣接口；h)設(shè)備各運動機構(gòu)應運轉(zhuǎn)靈活，無卡滯現(xiàn)象，無異響；i)設(shè)備緊急停止和關(guān)閉按鈕應分布合理。5.2安全為保證設(shè)備安全使用，需要達到以下要求：a)設(shè)備設(shè)計安全、防護裝備等設(shè)計應符合GB/T8196—2018的規(guī)定；b)設(shè)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(zhì)結(jié)板式PECVD設(shè)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(nèi)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(nèi)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(diào)，具備溫度自調(diào)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(shè)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(nèi)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(shè)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(quán)限；b)設(shè)備運行具有自動、半自動及手動模式；c)設(shè)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(guān)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(shè)備基本性能參數(shù)及檢測方式應滿足表1要求。表1設(shè)備基本性能參數(shù)14T/CPIA0065—2024表1設(shè)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(shè)備的工藝性能應滿足表2要求。表2PECVD設(shè)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(shè)備正常運行時在距離設(shè)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(zhì)譜型氦檢測（檢測精確度不低于1×10-8Pa·L/s），采用內(nèi)向測漏法測定。6.1.3真空腔體氦檢漏率使用質(zhì)譜型氦檢測（檢測精確度不低于1×10-8Pa·L/s），采用內(nèi)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(guān)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(jīng)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(jié)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(shè)備表面溫度，使之保持在60℃以下。6.1.7腔內(nèi)工藝溫度范圍腔內(nèi)工藝溫度應滿足以下要求：a)使用溫度傳感器，監(jiān)控腔內(nèi)工藝溫度，使之保持在工藝所需溫度；b)工藝腔溫度調(diào)節(jié)范圍為150℃~300℃。6.1.8腔內(nèi)單點溫度穩(wěn)定性將溫度設(shè)置為設(shè)備控溫范圍內(nèi)的某一適當值，當溫度達到設(shè)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(shè)置為設(shè)備控溫范圍內(nèi)的某一適當值，記錄開始升溫至溫度達到設(shè)定值的時間，計算升溫速6.1.10最大降溫速率將溫度設(shè)置為設(shè)備控溫范圍內(nèi)的某一適當值，記錄開始降溫至溫度達到設(shè)定值的時間，計算降溫速6.2薄膜基本參數(shù)6.2.1片內(nèi)膜厚均勻性采用玻璃基底，在產(chǎn)線工藝下制備100nm厚度的薄膜，單載板內(nèi)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(nèi)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(nèi)膜厚均勻性，單位為百分率（%）；tmax——片內(nèi)最大膜厚，單位為納米（nm）；tmin——片內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)，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(shè)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(shè)備運至客戶指定地點后，在用戶現(xiàn)場安裝、調(diào)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(shè)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(shè)備標牌應在明顯部位設(shè)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(nèi)容：a)設(shè)備名稱和型號；b)設(shè)備額定電壓、額定電流、額定功率；c)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備及零部件不會產(chǎn)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(shè)備和零部件采用防水、防潮包裝，使設(shè)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(shè)備銹蝕及產(chǎn)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