CN101415857A - 在大面积基材上反应性溅射氧化锌透明导电氧化物 - Google Patents

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Abstract

本发明大体上包括一个或多个冷却的阳极，这些冷却阳极遮盖着一个或多个气体引导管，其中这些冷却阳极与这些气体引导管跨越了定义在溅射室中且介在一个或多个溅射靶与一个或多个基材之间的处理空间。这些气体引导管可能具有多个气体出口，以将导入的气体导向远离该一个或多个基材的方向。这些气体引导管可引导诸如氧气等反应性气体进入溅射室中，以利用反应性溅射作用来沉积TCO膜层。在多步骤溅射工艺中，可改变气流(即，气体的量与种类)、靶与基材之间的间距以及直流功率来达到想要的结果。

Description

在大面积基材上反应性溅射氧化锌透明导电氧化物
发明背景
技术领域
本发明实施例大体上涉及一种物理气相沉积(PVD)的系统与方法，所述系统与方法藉由反应性溅射(reactive sputtering)而在大面积基材上沉积透明导电氧化物(TCO)。
现有技术
使用磁控管(magnetron)的物理气相沉积法(PVD)是一种在基材上沉积材料的方法。在PVD的过程中，可对一靶施以电偏压，使在处理区中生成的离子带有足够以将原子从靶上轰击下来的能量来撞向该靶表面。通常将借着偏压靶来产生等离子体而造成离子轰击靶并从靶表面上移除原子的程序称为溅射。被溅射出来的原子大致朝向欲进行溅射涂层的基材前进，并沉积在该基材上。或者，这些原子会与等离子体中的气体反应，例如与氧气或氮气反应，而反应性地在该基材上沉积化合物。
直流电流(DC)溅射与交流电流(AC)溅射是对靶施加偏压以吸引离子朝向靶运动的溅射形式。可对靶施予约-100至-600伏特(V)的负偏压，以吸引操作气体(working gas)(例如氩气)中的正离子朝向靶运动，而溅射出原子。溅射室的侧壁可覆盖一挡板(shield)，以保护室壁避免发生溅射沉积。挡板可电性接地，进而在靶阴极的相对位置上提供一阳极，而以电容般的方式将靶功率耦连至溅射室内的等离子体。
溅射时，材料会溅击并沉积在室中的暴露表面上。当温度波动从工艺温度改变至一较低的非工艺温度时，已经沉积在室之暴露表面上的材料可能会剥落而污染基材。
当在大面积基材上沉积薄膜时，例如玻璃基材、平板显示器基材、太阳能电池板基材及其它适当基材等，可能难以在基材上进行均匀一致的沉积。因此在此领域中，需要一种可减少PVD室中的剥落问题，又能在基板上均匀沉积的技术。
发明内容
本发明大体上包含一个或多个冷却的阳极(cooled anodes)，这些阳极遮盖着(shadowing)一个或多个气体引导管，其中这些冷却阳极以及气体引导管跨越了定义在该溅射室内一个或多个溅射靶与一个或多个基材之间的空间。这些气体引导管可具有多个气体出口，这些气体出口可将导入的气体导向远离该一个或多个基材的方向。这些气体引导管可将反应性气体(例如氧气)导入溅射室中，以利用反应性溅射作用来沉积TCO薄膜。在一多步骤溅射工艺中，可改变气流(即，气体的量与种类)、靶与基材之间的间距以及直流功率来达到想要的结果。
在一实施例中揭示一种物理气相沉积设备。该设备包括一个或多个溅射靶、一基材支撑件、一个或多个设置在这些溅射靶与该基材支撑件之间的阳极，以及一个或多个气体配送管，其中这些气体配送管与所述一个或多个阳极以及一个或多个气体源相连。
另一个实施例中揭示一种物理气相沉积设备。该设备包括一室主体、位于该室中的一个或多个溅射靶、位于该室中的一基材支撑件以及设置在该室主体内介于一个或多个溅射靶与该基材支撑件之间的一个或多个管，其中该一个或多个管包括一阳极与一个或多个气体出口。
在又一个实施例中揭示一种物理气相沉积方法。该方法包括：将至少一管组件设置于介在一个或多个溅射靶与一台座(susceptor)之间的一处理空间中，该管组件包含一阳极与一气体配送管，且该阳极内具有一冷却通道；以流动于该阳极内的冷却流体来冷却该至少一管组件；使处理气体流过该气体配送管；以及，从该一个或多个溅射靶溅射材料至一基材上。
附图简述
为了能了解本发明上述特征的细节，可参阅部分绘示于附图中的实施例来阅读以上所整理的本发明更明确描述内容。然而需了解到，这些附图仅绘示本发明的代表性实施例，故不应用以限制本发明范围。本发明还容许其它等效实施例。
图1A为根据本发明一实施例之PVD室的示意剖面图；
图1B为图1A的近观图；
图2A为根据本发明实施例显示一连接至冷却阳极的气体引导管之透视图；
图2B为通过室壁之图2A的冷却阳极与气体引导管的透视图；
图3为根据本发明实施例显示顺着冷却阳极壁与一气体引导管连接接的剖面图。
图4A为根据本发明实施例，一连接至气体引导管之冷却阳极的透视图；
图4B为图4A中连接至该气体引导管之冷却阳极的剖面图；
图5A为根据本发明实施例显示一连接至气体引导管之冷却阳极的透视图；
图5B为图5A中连接至该气体引导管之冷却阳极的剖面图；
图6A为根据本发明实施例显示一连接至一气体引导管之冷却阳极的透视图；
图6B为图6A中连接至该气体引导管之冷却阳极的剖面图；
图7A为根据本发明实施例显示一连接至一气体引导管之冷却阳极的透视图；
图7B为图7A中连接至该气体引导管之冷却阳极的剖面图；
第8A与8B图为根据本发明实施例显示可用于太阳能板之单接结(junction)、双接结/串接结薄膜层叠体的示意图。
为了便于理解，在各附图中相同的组件尽可能地以相同组件符号来表示。此利于将一实施例中的组件用于其它实施例中，而无需多作说明。
具体实施方式
本发明大体上包含一个或多个冷却阳极，这些阳极遮盖着一个或多个气体引导管，其中这些冷却阳极以及气体引导管跨越了定义在该溅射室内一个或多个溅射靶与一个或多个基材之间的处理空间。这些气体引导管可具有气体出口，这些气体出口可将导入的气体导向远离该一个或多个基材的方向。这些气体引导管可将反应性气体(例如氧气)导入溅射室中，以利用反应性溅射作用来沉积一TCO薄膜。在一多步骤溅射工艺中，可改变气流(即，气体的量与种类)、靶与基材之间的间距以及直流功率来达到想要的结果。
本文以例如可购自于美国加州圣克拉拉市(Santa Clara)之应用材料分公司( Applied Material，Inc.)的4300 PVD室作为示范，来示例性地说明本发明以及说明本发明可用于PVD室中以处理大面积基材。然而，需了解的是，溅射靶可应用于其它的系统设计架构，包括这些设计用以处理大面积圆形基材的系统以及其它制造厂商所生产的系统。
图1A是根据本发明实施例之PVD室100的剖面图。图1B为图1A的近观图。可利用一真空泵114对室100抽气。在室100中，基材102可设置在与靶104相对的位置处。基材可放置于室100内的台座106上。台座106可藉由致动器112如箭头A所示般地升高或降低。台座106可升高以将基材102举升至处理位置，并可降低以从室100中移出基材102。当台座106位于降低位置时，举升销108可将基材102举高于台座106上方。在处理过程中，接地条110使台座接地。在处理过程中，台座106会升高以帮助达到均匀沉积的效果。
靶104可能包含一个或多个靶104。在一实施例中，靶104包含一大面积的溅射靶104。另一个实施例中，靶104包含多个靶小块。在又一实施例中，靶104包含多个靶条。又另一个实施例中，靶104可包含一个或多个圆柱形可旋转靶。靶104可藉由黏着层134而黏接至背板116。为了控制靶104的温度，背板116中可具有多个冷却通道136。并可在靶116的后方设置一个或多个磁控管118。磁控管116可以线性移动或呈二维路径的方式来扫掠过整个背板116。可利用一暗空间挡板(dark space shield)120与一室挡板122来遮挡室壁，以避免在室壁上发生沉积。
接地的室壁可能作为阳极而从等离子体处吸引电子，因此可能在室壁附近产生出高等离子体密度。靠近室壁的较高等离子体密度可能会提高在靠近室壁处之基材上的沉积作用，并降低远离室壁的基材上的沉积作用。另一方面，接地台座106也可作为阳极。用于大面积基材沉积工艺时，台座106可能在处理空间158中横跨一段不小的长度。因此，台座106不仅在台座106的边缘，也在台座106的中间提供一供电子接地的接地路径。由于每个阳极(室壁或台座106)将等价地作为阳极并且将等离子体均匀地铺展于整个处理空间内，因此台座106中间处的接地路径能抵消掉台座106边缘处与室壁的接地。通过将等离子体均匀地分配在整个处理空间中，可在整个基材102上产生均匀的沉积作用。
当基材102是绝缘基材时，例如玻璃或聚合物，基材102不导电，也因此电子可能无法流过基材102。而结果是，基材102基本覆盖着台座106时，台座106可能无法提供足够的阳极表面。
对于大面积基材102，诸如太阳能电池板或用于平板显示器的基材102而言，基材尺寸阻挡经过台座106的接地路径的情形可能相当明显。尺寸约1米×1米的基材102在平板显示器工业领域中并不常见。以1米×1米的基材102来说，通过台座106的接地路径可能会被阻挡掉1平方公尺的面积。因此，室壁与未被基材覆盖住的台座106边缘是等离子体中电子仅有的接地路径。在靠近基材102中心处没有接地路径。具有大面积基材102时，室壁与未被基材102所覆盖住的台座106边缘附近可能产生高密度等离子体。室壁与台座106边缘附近的高密度等离子体可能会使靠近不具接地路径之处理区中央处的等离子体变得薄弱。由于靠近处理区中央处没有接地路径，等离子体将可能不均匀，从而使大面积基材上的沉积作用不均匀。
为了有助于在基材102上提供均匀的溅射沉积，可以在靶104与基材102之间设置一阳极124。在一实施例中，阳极124可为涂有电弧喷镀铝的喷砂处理不锈钢。在一实施例中，阳极124的一端可透过托架130而设置在室壁上。如图1B所示，可将托架130塑造成部分围住阳极124并遮挡一部份的阳极。托架130弯折于暗空间挡板120的下方。如图1B所示，一部份的托架130设置在暗空间挡板120与室挡板122之间。阳极124的另一端则穿通暗空间挡板120与室壁。
阳极124将一相反电荷给靶104，使得带电离子会被吸引至靶104，而不会被吸引至通常处于接地电位的室壁上。通过在靶104与基材102之间提供阳极124，可使等离子体更为均匀而有助于沉积作用。
处理过程中，室100的温度可升高至约400℃。在处理过程中，也就是当基材102总室100移出以及移入室100中时，室100的温度可大约降低至室温，即约25℃。温度变化可能造成阳极124膨胀与收缩。在处理过程中，由于阳极124位在靶104与基材102之间，来自靶104的材料可能沉积至阳极124上。沉积在阳极124上的材料可能会因为阳极124的膨胀与收缩作用而剥落。
冷却流体流过一个或多个阳极124，从而可控制阳极124的温度，进而降低阳极124的膨胀与收缩作用。降低阳极124的膨胀与收缩量，可减少材料从阳极124上剥落的情形。
对于反应性溅射而言，提供反应性气体至室100中是有益的。一个或多个气体引导管126亦可跨越介于靶104与基材102之间的整个室110距离。气体引导管126可引导溅射气体，例如氩气等惰性气体以及例如氧气、氮气等反应性气体。可从能引导诸如氩气、氧气与氮气等一或多种气体的气体板132供应这些气体至气体引导管126。
多个气体引导管126可设置在基材102与靶104之间并位于一个或多个阳极124的下方。位于这些气体引导管126上的多个气体出口138可朝向远离基材102的方向，以减少使基材102直接暴露于处理气体下情形。气体引导管126的直径B约比气体出口138的直径大10倍，使得通过每个气体出口138的气流基本相等。阳极124可遮挡这些气体引导管126，以避免气体引导管126上在处理过程中发生沉积。以阳极124遮挡气体引导管126可减少可能覆盖并堵塞气体出口138的沉积物的量。阳极124的直径(如箭头B所示)可大于气体引导管126的直径(如箭头C所示)。气体引导管126可藉由一个或多个连接件128而与阳极124相连。
处理过程中，可对气体引导管126施以与阳极124相同的温度波动。因此，冷却气体引导管126是有所帮助的。连接件128可由导热性材料所制成，以允许以传导的方式来冷却器体引导管126。此外，连接件128也可导电性，使得气体引导管126能接地并作为阳极。在一实施例中，连接件128可包含金属。在另一实施例中，连接件128包含不锈钢。
图2A为根据本发明实施例显示一连接至冷却阳极202之气体引导管204的透视图。图2B是从靶214处向上看的视图。图2B为图2A中穿通室壁之气体引导管202与冷却阳极204的透视图。这些阳极202可藉由连接件206而连接至这些气体引导管204。在一实施例中，六个连接件206可间隔开来地设置在阳极202与气体引导管204上。气体引导管204与冷却阳极202两者均基本为U型的造形，使得通至阳极202的入口210、通至气体引导管204的入口208、阳极202的出口210以及气体引导管204的出口208能设置在室的同一侧上。冷却流体可通过管212而流入与流出室。
图3为根据本发明实施例之连接件300的剖面图，该连接件300顺着冷却阳极302与气体引导管304的壁面延伸。连接件300可包含单一主体306，并通过该单一主体306来安置气体引导管304与阳极302。连接件主体306可包含电绝缘且导热性的材料。
图4A-7B揭示连接至气体引导管之冷却阳极的数种实施例。图4A为根据本发明实施例之连接至气体引导管404的冷却阳极402的透视图。图4B为图4A中连接至气体引导管404之冷却阳极402的剖面图。多个气体出口408设置成基本面向阳极402的方向。阳极402与气体引导管404可通过连接件406而联结在一起。连接件406可包含多个区段410a与410b，这些区段410a与410b通过在延着阳极402与气体引导管404一个或多个位置处的一个或多个连接元件412而连接在一起。如图4B中所见般，阳极402的直径(箭头D所示)可大于气体引导管404的直径(箭头E所示)。
图5A系根据本发明实施例显示一连接至气体引导管504之冷却阳极502的透视图。图5B显示图5A中连接至气体引导管504之冷却阳极502的剖面图。焊接件506可用来在沿着气体引导管504与阳极502上的一个或多个位置处连接气体引导管504与阳极502。以箭头F来表示的阳极502之直径可大于箭头G所示之气体引导管504的直径，以遮挡住气体引导管504，避免气体引导管504上发生沉积。一个或多个气体出口508可沿着气体引导管504设置。在一实施例中，将这些气体出口508设置成可引导气体基本直接朝向阳极502。在另一实施例中，将这些气体出口508设置成可引导气体相对于基材朝上方流动，但其气体流动方向为远离阳极502的方向。
图6A为根据本发明实施例显示一连接至气体引导管604之冷却阳极602的透视图。图6B为图6A中连接至气体引导管604之冷却阳极602的剖面图。可藉由沿着气体引导管604以及阳极602之长度方向的一焊接件606将阳极602与气体引导管604连接在一起。或者，气体引导管604、焊接件606与阳极602可为单一的整体型材料(single unitarypiece of material)。可将多个气体出口608设置在气体引导管604中，以引导气体进入处理室内。这些气体出口608可设置成用来引导气体使其与阳极602呈某一角度。阳极602之直径(箭头H表示)可大于气体引导管604的直径(箭头I显示)，以遮挡气体引导管604，从而避免气体引导管604之上发生沉积。
图7A为根据本发明实施例显示一连接至气体引导管704之冷却阳极702的透视图。图7B为图7A中连接至气体引导管704之冷却阳极702的剖面图。可藉由一连接件706将气体引导管704连接至阳极702。阳极702可基本从三面围住气体引导管704。阳极702可具有基本呈倒U形的剖面。阳极702可为中空的，以允许冷却流体流经其中。多个气体出口708沿着气体引导管704而设置，以允许气体从气体引导管704中射出并被阳极702反射向下而前往处理区。
反应性溅射工艺
反应性溅射工艺可用来在基材上沉积TCO层，以用于诸如太阳能电池板与薄膜式晶体管等用途。TCO层可设置于一太阳能板中，介于一反射层与一p-i-n结构之间、介于两相邻的p-i-n结构之间，以及介于玻璃和一p-i-n结构之间。图8A和8B显示根据本发明实施例所做，可用于太阳能板之单接结(single junction)800、双接结/串接结(dual/tandemjunction)850薄膜层叠体的示意图。
图8A显示根据本发明实施例所做之用于太阳能板的单接结层叠体800。以相对于太阳816的顺序来表示，该层叠体包括一基材802、一TCO层804、一p-层806、一i-层808、一n-层810、一第二TCO层812以及一反射层814。在一实施例中，基材802可包括玻璃并具有至少700毫米(mm)×600毫米的表面。该p-层806、i-层808以及n-层810可皆包含硅。该p-层806可包含掺杂有已知p型掺杂剂的无定形硅(amorphous)或微晶硅(microcrystalline)，并且其厚度约为60埃(Angstroms)至约400埃。同样地，该n-层810可包含掺杂有已知n型掺杂剂的无定形硅或微晶硅，并且其厚度可约为100埃至约500埃。该i-层808可包含无定形硅或微晶硅，并且其厚度约为1500埃至约30000埃。反射层814可包含一选自于由铝(Al)、银(Ag)、钛(Ti)、铬(Cr)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)以及上述金属之合金或其组合物所构成之群组中的材料。
图8B显示根据本发明实施例所做之可用于太阳能板的一双/串接结层叠体850。以相对于太阳874的顺序来表示，该层叠体包括一基材852、一TCO层854、一p-层856、一i-层858、一n-层860、一第二TCO层862、一第二p-层864、一第二i-层866、一第二n-层868、一第三TCO层870以及一反射层872。该基材852、p-层856与864、i-层858与866、n-层860与868以及一反射层872皆如上单接结层叠体800中所描述。然而，该双/串接结850可能具有不同的i-层858与866。例如，i层858与866其中一者可包含无定形硅，而另一者则包含微晶硅，而能捕捉太阳能光谱的不同部分。或者，两i-层858与866可包含相同种类的硅，例如无定形硅(amorphous silicon)或微晶硅。
TCO层804、812、854、862与870可利用反应性溅射沉积至约250埃至约10000埃的厚度，并且可包含一或多种元素，这些元素选自于由铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、镉(Cd)与镓(Ga)所构成之群组中。TCO层中亦可存在一或多种掺杂剂。掺杂剂的范例可包括锡(Sn)、镓(Ga)、钙(Ca)、硅(Si)、钛(Ti)、铜(Cu)、锗(Ge)、铟(In)、镍(Ni)、锰(Mn)、铬(Cr)、钒(V)、镁(Mg)、氮化硅(SixNy)、氧化铝(AlxOy)与碳化硅(SiC)。可用来构成TCO层之化合物的范例包括诸如三氧化二铟(In2O3)、二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)与氧化镉(CdO)等二元化合物、诸如氧化铟锡(In4SnO12)、氧化锌锡(ZnSnO3)与氧化锌铟(Zn2In2O5)等三元化合物、诸如氧化锌-氧化锡(ZnO-SnO2)与氧化锌-氧化铟-氧化锡(ZnO-In2O3-SnO2)等二元-二元化合物(binary-binary compound)以及诸如掺杂锡氧化铟(In2O3:Sn，ITO)、掺杂氟氧化锡(SnO2:F)、掺杂铟氧化锌(ZnO:In，IZO)、掺杂镓氧化锌(ZnO:Ga)、掺杂铝氧化锌(ZnO:Al，AZO)、掺杂硼氧化锌(ZnO:B)与掺杂铟氧化锌锡(ZnSnO3:In)等掺杂化合物。
可使用上述的PVD室执行反应性溅射工艺来形成TCO层804、812、854、862与870。溅射靶可包含TCO的金属。此外，溅射靶中可含有一或多种掺杂剂。例如，若欲制造AZO的TCO层，则溅射靶可包含锌与一些作为掺杂剂的铝。靶中的铝掺杂剂在靶中可含有约2原子％至6原子％。借着反应性溅射TCO层，可达到小于5×10-4奥姆-厘米(ohm-cm)的电阻率。在一实施例中，电阻率为3.1×10-4奥姆-厘米。该TCO层可能具有约小于1％的浊度(haze)。在一实施例中，该浊度可能大于10％。
在溅射工艺中，可提供各种溅射气体至PVD室中以反应性地溅射TCO层。可能提供的溅射气体包括惰性气体、含氧气体、不含氧的添加剂及上述物种之组合物。这些气体的流速可与室的体积成比例。举例而言，惰性气体的范例包括如氩(Ar)、氦(He)、氖(Ne)、氙(Xe)及其组合物，且流速可约为100sccm至约200sccm之间。可用的含氧气体范例包括一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、一氧化氮(NO)、一氧化二氮(N2O)、水(H2O)、氧气(O2)、CxHyOz及其组合物。含氧气体的供应流速可约为5sccm至500sccm之间。在一实施例中，含氧气体的流速可为约10sccm至约30sccm之间。可用的不含氧添加气体包括氮气(N2)、氢气(H2)、CxHy、氨气(NH3)、三氟化氮(NF3)、硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)、膦(PH3)及其组合物。不含氧之添加气体的供应流速约100sccm或更高。在一实施例中，该不含氧之添加气体的供应流速可约为200sccm或更高。
可供应直流(DC)功率以进行反应性溅射TCO层。在一实施例中，可以约达50千赫(kHz)的频率来脉冲提供直流功率。该脉冲功率的工作周期(duty cycle)亦可调整。溅射过程中的基材温度可介于室温至约450℃之间。在一实施例中，基材温度可约为25℃。靶与基材之间的间距则介于约17毫米至约85毫米之间。
TCO的反应性溅射工艺可以有多个步骤。若为多步骤时，必须了解到其包含多个分离且独立的步骤以及一连续的工艺，并且在该工艺与步骤中可能改变一个或多个沉积参数。在沉积过程中，可改变所提供的功率、溅射气体流速、温度以及靶与基材之间的间距。这些参数的改变可在一沉积步骤中进行改变，或者在沉积步骤之间进行改变。当沉积TCO层时，由于金属可提供与其下方层之间的良好接触，因此该TCO层的初始部分可能金属含量超过氧化物。当TCO层越来越厚时，该层中可能需要更多的氧以达到完全氧化。借着调整沉积过程中的参数，可以调整TCO层的膜层性质，例如能隙(band gap)、应力与折射率等。
虽然本发明的多个实施例已叙述如上，然而在不偏离本发明基本精神的情况下，当可做出多种其它或更进一步的本发明实施例。本发明范围当由权利要求而定。

Claims (24)

1.一种物理气相沉积设备，包括：
一个或多个溅射靶；
基材支撑件；
一个或多个阳极，这些阳极位于所述一个或多个溅射靶与所述基材支撑件之间；以及
一个或多个气体配送管，其与一个或多个阳极以及一个或多个气体源相连。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个气体源包括氧气源。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个阳极各自包含一主体，该主体限定出供冷却流体流过的流动路径。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个气体配送管位于所述一个或多个阳极与基材支撑件之间。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个阳极各自具有第一直径，所述一个或多个气体配送管各自具有第二直径，所述第一直径大于第二直径。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，藉由夹持器将所述一个或多个气体配送管与所述一个或多个阳极连接在一起。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，该夹持器包含具有导热性、导电性或两者兼具的材料。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个气体配送管与所述一个或多个阳极藉由焊接的方式连接在一起。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个气体配送管包括一个或多个开孔，这些开孔朝向远离该基材支撑件的方向。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述一个或多个气体配送管各自具有第一直径，所述一个或多个开孔各自具有第二直径，所述第一直径约比该第二直径大10倍。
11.一种物理气相沉积设备，其包括：
室主体；
位于该室主体内的一个或多个溅射靶；
位于该室主体内的基材支撑件；以及
一个或多个管，其位于该室主体中且介于所述一个或多个溅射靶及基材支撑件之间，所述一个或多个管包括阳极与一个或多个气体出口。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，该阳极包含冷却通道。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述一个或多个气体出口朝向远离所述基材支撑件的方向。
14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述一个或多个管包括中空阳极部分与气体配送部分，该气体配送部分具有一个或多个气体出口，所述第一中空阳极部分与第一气体配送部分是整体型的材料块。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述第一气体配送部分位于所述阳极部分与基材支撑件之间。
16.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述第一气体配送部分与一个或多个气体源相连。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述一个或多个气体源为氧气源。
18.一种物理气相沉积法，其包括：
将至少一个管组件设置于一个或多个溅射靶与一台座之间的处理空间中，该管组件包括阳极与气体配送管，且该阳极内具有冷却通道；
以流动于该阳极内的冷却流体来冷却该至少一个管组件；
使处理气体流过该气体配送管；以及
将材料从所述一个或多个溅射靶溅射至基材上。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述一个或多个溅射靶包含锌。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述溅射步骤包括反应性溅射。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述处理气体包括惰性气体、含氧气体、不含氧的添加剂以及其组合。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，将透明导电氧化物溅射沉积在所述基材上。
23.如权利要求18所述的方法，该方法还在溅射过程中调整选自以下的一个或多个参数：处理气体流速、施加在该一个或多个溅射靶上的功率、介于所述基材与一个或多个溅射靶之间的间距以及基材温度。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该溅射在约25℃进行。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101877372A (zh) * 2010-05-20 2010-11-03 深圳市创益科技发展有限公司 薄膜太阳能电池的背电极膜层
CN103147041A (zh) * 2013-02-17 2013-06-12 英利集团有限公司 透明导电氧化物薄膜的制备方法
CN106462024A (zh) * 2014-04-22 2017-02-22 唯景公司 电致变色装置制作期间的颗粒去除
US10831077B2 (en) 2011-09-30 2020-11-10 View, Inc. Fabrication of electrochromic devices

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9793523B2 (en) * 2002-08-09 2017-10-17 Sapurast Research Llc Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate
US8394522B2 (en) 2002-08-09 2013-03-12 Infinite Power Solutions, Inc. Robust metal film encapsulation
US8236443B2 (en) 2002-08-09 2012-08-07 Infinite Power Solutions, Inc. Metal film encapsulation
US8445130B2 (en) 2002-08-09 2013-05-21 Infinite Power Solutions, Inc. Hybrid thin-film battery
US8431264B2 (en) 2002-08-09 2013-04-30 Infinite Power Solutions, Inc. Hybrid thin-film battery
US8404376B2 (en) * 2002-08-09 2013-03-26 Infinite Power Solutions, Inc. Metal film encapsulation
US20070264564A1 (en) 2006-03-16 2007-11-15 Infinite Power Solutions, Inc. Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof
US8197781B2 (en) 2006-11-07 2012-06-12 Infinite Power Solutions, Inc. Sputtering target of Li3PO4 and method for producing same
US8268488B2 (en) * 2007-12-21 2012-09-18 Infinite Power Solutions, Inc. Thin film electrolyte for thin film batteries
US9334557B2 (en) * 2007-12-21 2016-05-10 Sapurast Research Llc Method for sputter targets for electrolyte films
WO2009089417A1 (en) 2008-01-11 2009-07-16 Infinite Power Solutions, Inc. Thin film encapsulation for thin film batteries and other devices
WO2009124191A2 (en) 2008-04-02 2009-10-08 Infinite Power Solutions, Inc. Passive over/under voltage control and protection for energy storage devices associated with energy harvesting
CN102119454B (zh) 2008-08-11 2014-07-30 无穷动力解决方案股份有限公司 具有用于电磁能量收集的一体收集器表面的能量设备及其方法
KR101613671B1 (ko) 2008-09-12 2016-04-19 사푸라스트 리써치 엘엘씨 전자기 에너지에 의해 데이터 통신을 하는 통합 도전성 표면을 가진 에너지 장치 및 그 통신 방법
JP2012505411A (ja) * 2008-10-08 2012-03-01 インフィニット パワー ソリューションズ， インコーポレイテッド 足部動力はき物埋め込みセンサートランシーバー
WO2010042594A1 (en) 2008-10-08 2010-04-15 Infinite Power Solutions, Inc. Environmentally-powered wireless sensor module
WO2011028825A1 (en) 2009-09-01 2011-03-10 Infinite Power Solutions, Inc. Printed circuit board with integrated thin film battery
KR101156436B1 (ko) * 2010-01-19 2012-06-18 삼성모바일디스플레이주식회사 광학필름 및 이를 구비하는 유기 발광 디스플레이 장치
KR101117734B1 (ko) * 2010-01-21 2012-02-24 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 장치
EP2577777B1 (en) 2010-06-07 2016-12-28 Sapurast Research LLC Rechargeable, high-density electrochemical device
CN113330137B (zh) 2018-11-06 2023-05-09 康宁股份有限公司 包括第一导管并且第一导管被第二导管包围的方法和设备

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4425218A (en) * 1982-03-30 1984-01-10 Shatterproof Glass Corporation Gas distribution system for sputtering cathodes
JPS6242414A (ja) * 1985-08-19 1987-02-24 Canon Inc 気相励起装置
US4769221A (en) * 1985-12-23 1988-09-06 Marihart John R Chemical reaction apparatus
US4769291A (en) 1987-02-02 1988-09-06 The Boc Group, Inc. Transparent coatings by reactive sputtering
JP2934711B2 (ja) * 1989-12-07 1999-08-16 カシオ計算機株式会社 スパッタ装置
JP2994812B2 (ja) * 1991-09-26 1999-12-27 キヤノン株式会社 太陽電池
JPH05243155A (ja) 1992-02-27 1993-09-21 Mitsubishi Electric Corp スパッタ装置
JPH05311425A (ja) * 1992-05-12 1993-11-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体装置の製造装置
CH687258A5 (de) * 1993-04-22 1996-10-31 Balzers Hochvakuum Gaseinlassanordnung.
US5346601A (en) * 1993-05-11 1994-09-13 Andrew Barada Sputter coating collimator with integral reactive gas distribution
TW273067B (zh) * 1993-10-04 1996-03-21 Tokyo Electron Co Ltd
US5620523A (en) * 1994-04-11 1997-04-15 Canon Sales Co., Inc. Apparatus for forming film
US5522934A (en) * 1994-04-26 1996-06-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus using vertical gas inlets one on top of another
US5668663A (en) * 1994-05-05 1997-09-16 Donnelly Corporation Electrochromic mirrors and devices
US5700699A (en) * 1995-03-16 1997-12-23 Lg Electronics Inc. Method for fabricating a polycrystal silicon thin film transistor
JP3306258B2 (ja) * 1995-03-27 2002-07-24 三洋電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP3868020B2 (ja) * 1995-11-13 2007-01-17 キヤノンアネルバ株式会社 遠距離スパッタ装置及び遠距離スパッタ方法
US5993594A (en) * 1996-09-30 1999-11-30 Lam Research Corporation Particle controlling method and apparatus for a plasma processing chamber
US5873989A (en) 1997-02-06 1999-02-23 Intevac, Inc. Methods and apparatus for linear scan magnetron sputtering
EP0860514B1 (en) * 1997-02-19 2004-11-03 Canon Kabushiki Kaisha Reactive sputtering apparatus and process for forming thin film using same
US6432203B1 (en) * 1997-03-17 2002-08-13 Applied Komatsu Technology, Inc. Heated and cooled vacuum chamber shield
KR19990009046A (ko) 1997-07-07 1999-02-05 윤종용 평판형 광고장치의 발광 툴
US6238527B1 (en) * 1997-10-08 2001-05-29 Canon Kabushiki Kaisha Thin film forming apparatus and method of forming thin film of compound by using the same
US6148764A (en) * 1997-12-29 2000-11-21 Jet Process Corporation Multiple micro inlet silane injection system for the jet vapor deposition of silicon nitride with a microwave discharge jet source
US6488824B1 (en) * 1998-11-06 2002-12-03 Raycom Technologies, Inc. Sputtering apparatus and process for high rate coatings
US7235810B1 (en) * 1998-12-03 2007-06-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
US20020084455A1 (en) * 1999-03-30 2002-07-04 Jeffery T. Cheung Transparent and conductive zinc oxide film with low growth temperature
US6228236B1 (en) * 1999-10-22 2001-05-08 Applied Materials, Inc. Sputter magnetron having two rotation diameters
WO2002043466A2 (en) * 2000-11-30 2002-06-06 North Carolina State University Non-thermionic sputter material transport device, methods of use, and materials produced thereby
US20030049464A1 (en) * 2001-09-04 2003-03-13 Afg Industries, Inc. Double silver low-emissivity and solar control coatings
US20030207093A1 (en) * 2001-12-03 2003-11-06 Toshio Tsuji Transparent conductive layer forming method, transparent conductive layer formed by the method, and material comprising the layer
DE60334407D1 (de) * 2002-12-31 2010-11-11 Cardinal Cg Co Beschichtungsgerät mit einem reinigungsgerät für substrat und beschichtungsverfahren, das ein solches beschichtungsgerät benutzt
JP2004323965A (ja) 2003-04-28 2004-11-18 Canon Inc ラジカル発生方法及び同装置
US7122398B1 (en) * 2004-03-25 2006-10-17 Nanosolar, Inc. Manufacturing of optoelectronic devices
KR101083110B1 (ko) * 2004-08-30 2011-11-11 엘지디스플레이 주식회사 가스 분사 어셈블리를 구비한 스퍼터링 장비
US20070012558A1 (en) 2005-07-13 2007-01-18 Applied Materials, Inc. Magnetron sputtering system for large-area substrates

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11079648B2 (en) 2009-03-31 2021-08-03 View, Inc. Fabrication of electrochromic devices
CN101877372A (zh) * 2010-05-20 2010-11-03 深圳市创益科技发展有限公司 薄膜太阳能电池的背电极膜层
CN101877372B (zh) * 2010-05-20 2012-07-25 深圳市创益科技发展有限公司 薄膜太阳能电池的背电极膜层
US10831077B2 (en) 2011-09-30 2020-11-10 View, Inc. Fabrication of electrochromic devices
CN103147041A (zh) * 2013-02-17 2013-06-12 英利集团有限公司 透明导电氧化物薄膜的制备方法
CN106462024A (zh) * 2014-04-22 2017-02-22 唯景公司 电致变色装置制作期间的颗粒去除

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