CN107043915B - 磁控溅射制备ito薄膜的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁控溅射制备ITO薄膜的系统，包括：依次相连的预热腔、沉积腔、冷却腔、成品腔和真空泵以及控制面板。所述沉积腔的两侧壁上设置有ITO靶材和磁体，所述沉积腔的顶面设置为具有夹层的中空结构，所述顶面的下表面上均匀开设有多个通孔，以使反应气体由所述夹层通入沉积腔，所述沉积腔的下表面上均匀设置有若干支柱，所述支柱可上下运动；所述成品腔内设置有多个格栅，以将所述成品腔均匀分隔为多个隔室。其采用流水线式的制备系统，使得成膜效率大大提高，且成膜均匀质量高。同时所述系统方便系统的清洁和维护，减轻了维护保养的工作量，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工设备技术领域，尤其涉及一种磁控溅射制备ITO薄膜的系统。
背景技术
铟锡氧化物(ITO)，是一种n型半导体，带隙介于3.5和4.3eV之间，最大载流子浓度可达1021cm-3数量级，因此ITO膜对于可见光和近红外光是透明的。由于ITO膜具有高的可见光透过率、高的红外光反射率、极好的电导性和对衬底的粘附性，它已经在众多领域如光电子器件、光伏电池、液晶显示屏、传感器、生物器件、平板展示器件和热反射镜中被用作透明电极。
透明导电ITO薄膜可以用许多方法制备，由于在高效异质结太阳能电池制备过程中，需要低温工艺和小的离子轰击，并且导电薄膜ITO要求低的电阻率和高的光学透过率，因此用常规方法很难满足要求。薄膜沉积技术是泛半导体技术领域广泛采用的一项技术，如绝缘层和金属化导电层即是通过薄膜沉积技术获得。物理气相沉积装置是实现薄膜沉积技术的常用设备，其通过蒸发、离子束、溅射等手段获得薄膜。其中，溅射法沉积速率快，而且获得的薄膜致密性好、纯度高等特点，被业内普遍采用。但是现有的溅射法沉积ITO薄膜系统将基片的升温、沉积、冷却均在一个腔室内完成，往往效率不高，且膜层沉积不均匀，尤其是中间厚四周薄，影响了成品质量。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种磁控溅射制备ITO薄膜的系统，采用流水线式的制备系统，使得成膜效率大大提高，且成膜均匀质量高。
本发明还有一个目的是提供一种磁控溅射制备ITO薄膜的系统，方便系统的清洁和维护，减轻了维护保养的工作量，提高了工作效率。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了以下技术方案：
一种磁控溅射制备ITO薄膜的系统，包括：
预热腔，其将基片预热至一定温度，所述预热腔的顶面和底面上分别设置有加热器，所述预热腔的两侧壁上设置有第一滚轴；
沉积腔，其连接于所述预热腔，等离子体产生于所述沉积腔内；所述沉积腔的两侧壁上设置有ITO靶材和磁体，所述ITO靶材的溅射面两两相对，所述磁体位于所述ITO靶材的后部，且所述两侧壁上的磁体的磁力相反，以在所述两侧壁间形成磁场；所述沉积腔的上部开口，所述开口上设置有中空的具有夹层的顶盖，以将所述沉积腔的开口闭合，所述顶盖的下表面上均匀开设有多个通孔，以使反应气体由所述夹层通入沉积腔，所述通孔内设置有顶针，所述顶针的直径与所述通孔配合，所述顶针与所述顶盖的连接处设置有伸缩杆，以使所述伸缩杆在伸长状态时，所述顶针伸出所述通孔；所述沉积腔的两侧壁上设置有第二滚轴，所述第二滚轴位于所述ITO靶材的下方，并与所述第一滚轴的高度齐平，且所述第二滚轴为可伸缩设置；所述沉积腔的下表面上均匀设置有若干支柱，所述支柱可上下运动；
冷却腔，其连接于所述沉积腔，所述冷却腔的两侧壁上设置有第三滚轴，所述第三滚轴的高度与所述第一滚轴和第二滚轴齐平；
成品腔，其连接于所述冷却腔，所述成品腔内设置有多个格栅，以将所述成品腔均匀分隔为多个隔室；
真空泵，其与所述预热腔、沉积腔和冷却腔分别连接，以控制所述各个腔室的真空度；
控制面板，其与所述预热腔、沉积腔、冷却腔和真空泵分别连接，以对各个腔室内的部件和真空泵进行控制。
优选的是，所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统中，还包括：
温度传感器，其受控于所述控制面板，并分别设置于所述预热腔、沉积腔和冷却腔的侧壁上。
优选的是，所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统中，所述第二滚轴位于所述等离子体的区域外。
优选的是，所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统中，所述ITO靶材的后部连接有冷却器。
优选的是，所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统中，所述成品腔的底部设置有伸缩台，所述伸缩台在完全伸展时使所述成品腔的最下端的隔室与所述冷却腔的出口平齐，所述伸缩台在完全收缩时使所述成品腔的最上端的隔室与所述冷却腔的出口平齐。
优选的是，所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统中，所述伸缩台上设置有重力传感器，所述重力传感器与所述控制面板通讯连接，所述重力传感器在感测到所述成品腔的重量加大时，向所述控制面板发送信号，所述控制面板控制所述伸缩台向上伸展1个隔室的高度。
优选的是，所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统中，所述伸缩台上设置有与所述控制面板通讯连接的提示装置，所述提示装置在所述伸缩台完全伸展后向所述控制面板发出提示。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的磁控溅射制备ITO薄膜的系统通过由预热腔、沉积腔、冷却腔、成品腔以及真空泵控制面板组成的制备ITO薄膜的系统，将在基板上制备ITO薄膜的工序分解在几个腔室内完成，使得成膜效率大大提高，即提高了设备的生产率。
通过将基板镀膜前在预热腔内预热至一定的温度，使得基板在沉积腔内的时间有效的减少，进而提高沉积腔的工作效率，同时减少了基板在沉积腔内的停留时间，因而可在成膜后立即将基板输送至冷却腔内进行冷却，避免沉积腔内的残余靶材沉积在基板上，影响成膜的质量。
通过在沉积腔内设置可伸缩的第二滚轴和可上下运动的支柱，使得第二滚轴在将基板运送到指定位置后，沉积腔下表面的支柱向上运动，从而将基板支离第二滚轴，第二滚轮向沉积腔两侧收缩，不与基板的边缘接触，而后支柱向下运动，将基板放置于沉积腔的底面上，以利于基板经由沉积腔的底面加热至指定温度后，进行ITO薄膜沉积，通过设置多个支柱，能够保证基板各个点受力相对均匀，从而避免基板受力不均引起的破碎，且由于支柱截面积远小于支柱，因而有效减少了基板与支撑物体的接触面积，进而减少了基板上污物的附着，即提高了成品质量。
通过在通孔内设置顶针，并由控制面板控制顶针上下伸缩，从而可在所述沉积腔未工作时，控制顶针上下运动，以将所述顶盖上的通孔进行清理，从而可以有效的避免靶材将通孔堵塞，提高反应气体在腔室内分布的均匀性，即提高了成膜厚度的均匀性，并减少了用户对系统的维护时间，进而提高了系统的工作效率，且延长了系统的使用寿命。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，一种磁控溅射制备ITO薄膜的系统，包括：预热腔1，其将基片预热至一定温度，所述预热腔1的顶面和底面上分别设置有加热器，所述预热腔1的两侧壁上设置有第一滚轴；沉积腔2，其连接于所述预热腔1，等离子体产生于所述沉积腔2内；所述沉积腔2的两侧壁上设置有ITO靶材和磁体，所述ITO靶材的溅射面两两相对，所述磁体位于所述ITO靶材的后部，且所述两侧壁上的磁体的磁力相反，以在所述两侧壁间形成磁场；所述沉积腔2的上部开口，所述开口上设置有中空的具有夹层的顶盖3，以将所述沉积腔2的开口闭合，所述顶盖3的下表面上均匀开设有多个通孔，以使反应气体由所述夹层通入沉积腔2，所述通孔内设置有顶针，所述顶针的直径与所述通孔配合，所述顶针与所述顶盖3的连接处设置有伸缩杆，以使所述伸缩杆在伸长状态时，所述顶针伸出所述通孔；所述沉积腔2的两侧壁上设置有第二滚轴，所述第二滚轴位于所述ITO靶材的下方，并与所述第一滚轴的高度齐平，且所述第二滚轴为可伸缩设置；所述沉积腔2的下表面上均匀设置有若干支柱4，所述支柱4可上下运动；冷却腔5，其连接于所述沉积腔2，所述冷却腔5的两侧壁上设置有第三滚轴，所述第三滚轴的高度与所述第一滚轴和第二滚轴齐平；成品腔6，其连接于所述冷却腔5，所述成品腔6内设置有多个格栅7，以将所述成品腔6均匀分隔为多个隔室；真空泵8，其与所述预热腔1、沉积腔2和冷却腔5分别连接，以控制所述各个腔室的真空度；控制面板9，其与所述预热腔1、沉积腔2、冷却腔5和真空泵8分别连接，以对各个腔室内的部件和真空泵8进行控制。
在上述方案中，通过设置与预热腔、沉积腔和冷却腔分别连接的真空泵，能够保证基板在真空的环境下进行预热和冷却，从而保证了基板表面的清洁度，利于提高成膜的质量，通过将沉积腔进行真空处理，能够保证沉积腔内除反应气体和靶材外无其他杂质，从而进一步的提高了ITO薄膜的质量。通过在成品腔内设置多个格栅，使得成品腔内可以放置多个成品基板，提高了系统使用的便利性。通过设置与各个腔室和器件连接的控制面板，提高了系统使用的便捷性。在上述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统中，反应气体由顶盖上的通孔通入腔室内，被电离产生等离子体，轰击ITO靶材的表面，被轰击下来的ITO靶材沉积在基板的表面形成ITO薄膜，通过在ITO靶材后设置磁体，借由磁体产生的磁场，等离子体在磁场的洛仑兹力作用下，被紧紧地约束在两个靶材之间，从而实现高速溅射。通过设置反应气体由顶盖表面的若干通孔喷出使得反应气体在基板表面分布更加均匀，即等离子体分布更加均匀，进而提高了成膜的均匀性。
一个优选方案中，还包括：温度传感器，其受控于所述控制面板9，并分别设置于所述预热腔1、沉积腔2和冷却腔5的侧壁上。
在上述方案中，通过在预热腔、沉积腔和冷却腔的侧壁上设置温度传感器，能够准确的了解腔室内的温度，进而根据需要利用控制面板对各腔室内的温度进行控制。
一个优选方案中，所述第二滚轴位于所述等离子体的区域外。
在上述方案中，通过限制第二滚轴位于所述等离子体的区域外，能够避免ITO靶材沉积于第二滚轴上，即有效控制了ITO靶材的沉积面积，避免了靶材浪费，节约了成本。
一个优选方案中，所述ITO靶材的后部连接有冷却器。
在上述方案中，通过在ITO靶材后部连接冷却器，能对ITO靶材进行实时的冷却降温，以避免靶材温度过高，影响工作效率。
一个优选方案中，所述成品腔6的底部设置有伸缩台10，所述伸缩台10在完全伸展时使所述成品腔6的最下端的隔室与所述冷却腔6的出口平齐，所述伸缩台10在完全收缩时使所述成品腔6的最上端的隔室与所述冷却腔6的出口平齐。
在上述方案中，通过在成品腔的底部设置伸缩台，使得成品腔能够上下移动，以便于由冷却腔出来的基板放置于成品腔内的不同隔室内，方便了成品的收纳。
一个优选方案中，所述伸缩台10上设置有重力传感器11，所述重力传感器11与所述控制面板9通讯连接，所述重力传感器11在感测到所述成品腔6的重量加大时，向所述控制面板9发送信号，所述控制面板9控制所述伸缩台10向上伸展1个隔室的高度。
在上述方案中，通过在伸缩台上设置重力传感器，能够借由重力传感器向控制面板发送信号，进而实现每在一个隔室内放置一个基板后，伸缩台向上伸展一个隔室的高度，以便后续由冷却腔出来的基板放置于所述隔室下方的隔室内。
一个优选方案中，所述伸缩台10上设置有与所述控制面板9通讯连接的提示装置，所述提示装置在所述伸缩台10完全伸展后向所述控制面板9发出提示。
在上述方案中，通过设置提示装置，能在一个成品腔装满后向控制面板发出提示，以便于用户及时更换新的成品腔用于盛放基板。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (5)
1.一种磁控溅射制备ITO薄膜的系统，用于在基片上沉积ITO薄膜，其中，包括：
预热腔，其将基片预热至一定温度，所述预热腔的顶面和底面上分别设置有加热器，所述预热腔的两侧壁上设置有第一滚轴；
沉积腔，其连接于所述预热腔，等离子体产生于所述沉积腔内；所述沉积腔的两侧壁上设置有ITO靶材和磁体，所述ITO靶材的溅射面两两相对，所述磁体位于所述ITO靶材的后部，且所述两侧壁上的磁体的磁力相反，以在所述两侧壁间形成磁场；所述沉积腔的上部开口，所述开口上设置有中空的具有夹层的顶盖，以将所述沉积腔的开口闭合，所述顶盖的下表面上均匀开设有多个通孔，以使反应气体由所述夹层通入沉积腔，所述通孔内设置有顶针，所述顶针的直径与所述通孔配合，所述顶针与所述顶盖的连接处设置有伸缩杆，以使所述伸缩杆在伸长状态时，所述顶针伸出所述通孔；所述沉积腔的两侧壁上设置有第二滚轴，所述第二滚轴位于所述ITO靶材的下方，并与所述第一滚轴的高度齐平，且所述第二滚轴为可伸缩设置；所述沉积腔的下表面上均匀设置有若干支柱，所述支柱可上下运动；
冷却腔，其连接于所述沉积腔，所述冷却腔的两侧壁上设置有第三滚轴，所述第三滚轴的高度与所述第一滚轴和第二滚轴齐平；
真空泵，其与所述预热腔、沉积腔和冷却腔分别连接，以控制所述各个腔室的真空度；
控制面板，其与所述预热腔、沉积腔、冷却腔和真空泵分别连接，以对各个腔室内的部件和真空泵进行控制；
成品腔，其连接于所述冷却腔，所述成品腔内设置有多个格栅，以将所述成品腔均匀分隔为多个隔室；所述成品腔的底部设置有伸缩台，所述伸缩台在完全伸展时使所述成品腔的最下端的隔室与所述冷却腔的出口平齐，所述伸缩台在完全收缩时使所述成品腔的最上端的隔室与所述冷却腔的出口平齐；所述伸缩台上设置有重力传感器，所述重力传感器与所述控制面板通讯连接，所述重力传感器在感测到所述成品腔的重量加大时，向所述控制面板发送信号，所述控制面板控制所述伸缩台向上伸展1个隔室的高度。
2.如权利要求1所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统，其中，还包括：
温度传感器，其受控于所述控制面板，并分别设置于所述预热腔、沉积腔和冷却腔的侧壁上。
3.如权利要求1所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统，其中，所述第二滚轴位于所述等离子体的区域外。
4.如权利要求1所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统，其中，所述ITO靶材的后部连接有冷却器。
5.如权利要求1所述的磁控溅射制备ITO薄膜的系统，其中，所述伸缩台上设置有与所述控制面板通讯连接的提示装置，所述提示装置在所述伸缩台完全伸展后向所述控制面板发出提示。
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