CN111893441A - 膜层的制备方法和反应腔室 - Google Patents
膜层的制备方法和反应腔室 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111893441A CN111893441A CN201910370983.0A CN201910370983A CN111893441A CN 111893441 A CN111893441 A CN 111893441A CN 201910370983 A CN201910370983 A CN 201910370983A CN 111893441 A CN111893441 A CN 111893441A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- target
- targets
- twin
- sputtering
- medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 73
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 51
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 9
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- HVMJUDPAXRRVQO-UHFFFAOYSA-N copper indium Chemical compound [Cu].[In] HVMJUDPAXRRVQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical group [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical group OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- QMXBEONRRWKBHZ-UHFFFAOYSA-N [Na][Mo] Chemical compound [Na][Mo] QMXBEONRRWKBHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 description 1
- 235000015393 sodium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3464—Sputtering using more than one target
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明涉及溅射镀膜技术领域，公开了一种膜层的制备方法和反应腔室，用以减少阳极消失、靶溅射不均匀等原因引起的成膜问题。其中膜层的制备方法包括：向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个靶向相反的方向转动；输送衬底至溅射区域，使得孪生靶被溅射下的原子沉积在衬底上形成膜层。
Description
技术领域
本发明涉及溅射镀膜技术领域，尤其涉及一种膜层的制备方法和反应腔室。
背景技术
CIGS薄膜太阳能电池具有相对效率较高、抗辐射、弱光性好、重量轻便可作为移动能源使用等优点。CIGS层作为CIGS薄膜太阳能的吸收层，主要的膜层沉积工艺有磁控溅射和共蒸发。
用磁控溅射沉积CIGS的方法有先沉积预制层然后硒化的方法和直接预制CIGS层的方法，在预制CIG预制膜然后硒化退火的方法中，是在真空环境中使用磁控溅射CIG的靶，将硒源加热蒸发到溅射腔室，进行硒化生长CIGS吸收层。在CIGS的成膜过程中我们需要控制磁控溅射避免因为磁控溅射弧光放电，阳极消失，靶溅射不均匀等原因引起的成膜质量问题。对于如何能减少因为靶的原因造成的溅射成膜不均是需要解决的一个问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种膜层的制备方法和反应腔室，用以减少阳极消失、靶溅射不均匀等原因引起的成膜问题。
本发明提供了一种膜层的制备方法，包括：
向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动；
输送衬底至溅射区域，使得所述孪生靶被溅射下的原子沉积在所述衬底上形成膜层。
本发明提供的膜层的制备方法，采用中频溅射，将每两个靶划分成一组构成孪生靶，使得孪生靶中的两个靶互为阴阳极，使得基片或者其他部件都不会和电源连接，即不需要基片或其他部件作为阳极，这样的设计可以避免溅射材料覆盖到基片或其他部件后，导致阳极消失现象的发生；根据介质层的介电常数和轰击离子流的电流密度，介质层可被一个频率相对较低(与射频13.56MHz相比而言)的交流电压不断中和。如果介质层被不断中和，放了电的靶表面就不会存在电荷的积累，因电击穿而引起的电弧也就同时被防止了，进而也就可以减少弧光放电现象的发生；另外，磁控溅射中由于磁场的原因存在“十字角”的影响，在中频溅射中存在“十字场”的影响，磁控溅射时靶的两端会聚集更多的自由电子，形成较强的自维持放电现象。相对应的，靶的两端最容易溅射，溅射速率较其他地方的溅射速率快，靶消耗就快，通过将孪生靶中的两个靶连接不同驱动方向的驱动装置，使得两个靶旋转方向不同，可以减小磁场的原因存在“十字角”的影响，中频溅射中存在“十字场”的影响，从而降低靶两端溅射速率，减少靶两端溅射较快的现象的发生，综上，本发明提供反应腔室用于溅射成膜，可以减少阳极消失、靶溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。
本发明还提供了一种用于上述所述的膜层的制备方法的反应腔室，包括：
腔室本体；
设置于所述腔室本体内2+2n个靶，n为大于等于0的整数；
中频电源，与相同的2个所述靶电连接，其中：连接同一所述中频电源的两个靶构成孪生靶；
第一驱动装置和第二驱动装置，分别连接一对所述孪生靶中的一个靶的转轴，所述孪生靶中的一个沿第一方向旋转，所述孪生靶中的另一个沿第二方向旋转，所述第一方向和所述第二方向相反。
本发明提供的反应腔室，将每两个靶连接同一中频电源构成孪生靶，使得孪生靶中的两个靶互为阴阳极，使得基片或者其他部件都不会和电源连接，即不需要基片或其他部件作为阳极，这样的设计可以很好的消除阳极消失的问题；根据介质层的介电常数和轰击离子流的电流密度，介质层可被一个频率相对较低(与射频13.56MHz相比而言)的交流电压不断中和。如果介质层被不断中和，放了电的靶表面就不会存在电荷的积累，因电击穿而引起的电弧也就同时被防止了，进而也就可以减少弧光放电现象的发生；另外，磁控溅射中由于磁场的原因存在“十字角”的影响，在中频溅射中存在“十字场”的影响，靶一般在两端的位置，磁控溅射时靶的两端会聚集更多的自由电子，形成较强的自维持放电现象。相对应的，靶的两端最容易溅射，溅射速率较其他地方的溅射速率快，靶消耗就快，通过将孪生靶中的两个靶连接不同驱动方向的驱动装置，使得两个靶旋转方向不同，可以减小磁场的原因存在“十字角”的影响，中频溅射中存在“十字场”的影响，从而降低靶两端溅射速率，减少靶两端溅射较快的现象的发生，综上，本发明提供反应腔室用于溅射成膜，可以减少阳极消失、靶溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明提供的膜层的制备方法的一种流程图；
图2为本发明提供的膜层的制备方法的另一种流程图；
图3为本发明提供的太阳能电池的制备方法的流程图；
图4为本发明提供的反应腔室的一种结构示意图；
图5本发明提供的反应腔室的另一种结构示意图；
图6为本发明提供的镀膜设备的结构示意图；
图7为溅射时靶两端溅射较快的原理示意图。
附图标记：1-腔室本体11-中空腔室12-门体2-靶21-第一孪生靶22-第二孪生靶3-中频电源4-第一驱动装置5-第二驱动装置6-传动机构7-安装轴L-轴间距W-宽度A-第一方向B-第二方向
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种膜层的制备方法，包括：
步骤S101：向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动；例如：上述提供的靶的数量可以为2个、4个、6个等偶数个，具体的靶的数量可以根据制备的膜层的具体工艺设置。
步骤S102：输送衬底至溅射区域，使得所述孪生靶被溅射下的原子沉积在所述衬底上形成膜层。
本发明提供的膜层的制备方法，采用中频溅射，将每两个靶构成孪生靶，使得孪生靶中的两个靶互为阴阳极，基片或者其他部件都不会和电源连接，即不需要基片或其他部件作为阳极，这样的设计可以避免溅射材料覆盖到基片或其他部件后，导致阳极消失现象的发生；根据介质层的介电常数和轰击离子流的电流密度，介质层可被一个频率相对较低(与射频13.56MHz相比而言)的交流电压不断中和。如果介质层被不断中和，放了电的靶表面就不会存在电荷的积累，因电击穿而引起的电弧也就同时被防止了，进而也就可以减少弧光放电现象的发生；另外，如图7所示，磁控溅射中由于磁场的原因存在“十字角”的影响，在中频溅射中存在“十字场”的影响，靶一般在两端的位置，如图7中的N、K磁场最强，这样，磁控溅射时靶的两端会聚集更多的自由电子，形成较强的自维持放电现象。相对应的，靶的两端最容易溅射，溅射速率较其他地方的溅射速率快，靶的两端消耗就快，通过控制孪生靶中的两个靶旋转方向不同，可以改变磁场强度，降低靶两端溅射速率，减少靶两端溅射较快的现象的发生，综上，本发明提供的膜层的制备方法可以减少阳极消失、靶溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。
上述孪生靶可以采用多种方式构成，本发明提供的一种实施方式中，所述孪生靶的构成方式包括：提供的2+2n个沿直线排列的靶，且沿排列方向上第m个靶与第2n+3-m个靶构成孪生靶，其中：m为大于等于1且小于等于2+2n的整数。例如，当n为1时，提供的靶材的数量为4个，则根据上述构成孪生靶的规则，排列方向上，第1个靶和第4个靶共同连接一个中频电源的两个输出端，第2个靶和第3个靶共同连接另一个中频电源的两个输出端；当n为4个时，提供的靶材的数量为10个，根据上述构成孪生靶的规则，排列方向上，第1个靶和第10个靶共同连接第一个中频电源的两个输出端，第2个靶和第9个靶共同连接第二个中频电源的两个输出端，第3个靶和第8个靶共同连接第三个中频电源的两个输出端，第4个靶和第7个靶共同连接第四个中频电源的两个输出端，第5个靶和第6个靶共同连接第五个中频电源的连个输出端。
上述方法可以用于制备任意一种通过磁控溅射旋转靶的方式制备的膜层，而膜层的材料与被溅射的靶的材料有关，例如制备的膜层为硫化镉膜层时，提供的靶为硫化镉材料的靶，例如制备的膜层为钼层时，提供的靶为钼靶，或者是钼靶和钼化钠靶，本发明提供的一种实施方式中，当制备的膜层为CIGS铜铟镓硒膜层时，提供的靶为CIG铜铟镓靶，在步骤S101中：向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动具体包括：在硒蒸气氛围下，向孪生靶输入双极性波的中频交流电，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动。
具体的，如图2所示，本发明提供的制备铜铟镓硒膜的方法包括：
步骤S201：在硒蒸气氛围下，向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动；
步骤S202：输送衬底至溅射区域，使得所述孪生靶被溅射下的原子沉积在所述衬底上形成膜层。本发明提供的制备铜铟镓硒膜的方法中，采用在溅射铜铟镓时，同步引入硒蒸气的方式形成铜铟镓硒膜。
在步骤S101中：向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动，具体的哪些靶旋转方向相同哪些靶旋转方向是相反的，可以根据靶的实际的排列方式以及工艺需求设定，例如：当提供的靶的数量为4个，4个靶沿直线排列，第1个靶和第4个靶共同连接一个中频电源，第2个靶和第3个靶共同连接一个中频电源时，可以设置第1个靶和第2个靶沿同一方向旋转，第3个靶和第4个靶沿同一方向旋转，也可以设置第1个靶和第3个靶沿同一方向旋转，第2个靶和第4个靶沿同一方向旋转。
本发明提供的一种可选的实施方式中，控制排列方向上第1个靶至第1+n个靶沿同一旋转方向旋转，第2+n个靶至第2+2n个靶沿同一旋转方向旋转。这样设置方式可以便于用一驱动装置与对应的多个靶连接，可以简化反应腔室的结构。
为了进一步提供形成的膜层的均匀性，在本发明提供膜的制备方法中：
一种可选的实施方式中，可以采用溅射频率大于等于20千赫且小于等于100千赫的中频电源，例如可以采用频率为20千赫的中频电源、25千赫的中频电源、40千赫的中频电源、50千赫的中频电源、75千赫的中频电源、80千赫的中频电源、100千赫的中频电源等，这里就不再一一赘述；
另一种可选的实施方式中，可以将每个靶旋转时的转速控制为大于等于2转/每分且小于等于5转/每分。例如每个靶的转速可以为2转/每分、2.5转/每分、2.8转/每分、3转/每分、4转/每分、4.6转/每分、5转/每分等，这里就不再一一赘述；
再一种可选的实施方式中，可以采用溅射的频率大于等于20千赫且小于等于100千赫的中频电源，同时可以将每个靶旋转时的转速控制为大于等于2转/每分且小于等于5转/每分，例如采用频率为20千赫的中频电源，控制靶的转速为3转/每分；采用频率为40千赫的中频电源，控制靶的转速为4转/每分；采用频率为100千赫的中频电源，控制靶的转速为5转/每分，这里就不再一一赘述。
中频电源的输出脉冲波形主要有正弦波和矩形波两种，正弦波电源比较容易匹配，但是半波功率调节比较差，只能采取对称输出；矩形波电源可以任意调节半波功率，矩形波相比于正弦波有更宽的占空比和等离子体延迟时间选择范围，基于上述矩形波的优点，本发明提供的实施方式，中频交流电的波形为双极性矩形波，中频交流电的占空比大于等于40％且小于等于85％。对于占空比的选择可以为40％、43％、50％、57％、60％、65％、72％、78％、85％等，这里就不再一一赘述。
溅射温度和溅射压力对于溅射成膜的均匀性也有一定的影响，本发明提供的实施方式中，溅射温度大于等于500℃且小于等于700℃，溅射压力大于等于0.25帕且小于等于0.7帕。例如：溅射温度可以为500℃、540℃、600℃、620℃、680℃、700℃等，溅射压力可以为0.25帕、0.28帕、0.4帕、0.5帕、0.65帕、0.7帕等，这里就不再一一赘述，在制备膜层时，可根据膜层的工艺需要，选择适当的溅射压力以及溅射温度。
实施例二
基于同一构思，本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法，其中太阳能电池中的吸收层采用上述实施例一中任一实施方式所描述的膜层的制备方法形成。
如图3所示，本发明提供的一种实施方式中，太阳电池采用如下方式制备形成：
步骤S301：提供一衬底基板，该衬底基板可以为玻璃基板、树脂基板等；
步骤S302：在衬底基板上通过磁控溅射形成阻挡层；该阻挡层的材料可以为钛等，当然该阻挡层也可以采用上述任一实施方式中所描述的膜层的制备方法形成(除明确靶为铜铟镓靶这一实施方式)，也可以采用脉冲直流溅射的方式形成，上述两种溅射方式中，提供的靶为钛靶；
步骤S303：在阻挡层上通过磁控溅射形成背电极层；该背电极层可以为钼层、钼钠层和钼层形成的组合层等，当然该阻挡层也可以采用上述任一实施方式中所描述的膜层的制备方式形成(除明确靶为铜铟镓靶这一实施方式)，也可以采用脉冲直流溅射的方式形成，上述两种溅射方式中，提供的靶为钼靶或者钼钠靶，或者钼靶和钼钠靶；
步骤S304：在背电极层上通过磁控溅射形成铜铟镓硒层，该铜铟镓硒层采用上述任一实施方式中所描述的膜层的制备方式形成，也可以采用脉冲直流溅射的方式形成，上述两种溅射方式中提供的靶为铜铟镓靶，制备时，硒蒸气会被引入至反应腔室；
步骤S305：在铜铟镓硒层上通过磁控溅射形成缓冲层，该缓冲层为硫化镉层；硫化镉层一般采用平面靶溅射形成，可以采用脉冲直流溅射的方式形成；
步骤S306：在缓冲层上采用磁控溅射方式形成窗口层，该窗口层可以包含氧化锌层和本征氧化锌层，同样该层制备时也可以采用上述任一实施方式中所描述的膜层的制备方式形成(除明确靶为铜铟镓靶这一实施方式)，该膜层可以采用脉冲直流溅射的方式形成；
步骤S307：在本征氧化锌层上通过层压方式贴合前电极层，该电极层中电极的形状可以为回形针形。
进一步，为了提供膜层吸热效果，可以在步骤S302和步骤S303之间加入步骤S308：在衬底基板背离缓冲层的一面设置吸热层，该吸热层的材料可以为氧化钼层。
实施例三
如图4所示，基于同一发明构思，本发明还提供一种用于上述实施例任一实施方式的膜层的制备方法的反应腔室，包括：腔室本体1；腔室本体1用于提供真空溅射环境；设置于腔室本体1内2+2n个靶2，n为大于等于0的整数；其中2+2n个靶2的设置位置可以根据实际工艺设计；中频电源3与相同的两个靶电连接，其中：连接同一中频电源3的两个靶2构成孪生靶；第一驱动装置4和第二驱动装置5，分别连接一对孪生靶中的一个靶的转轴，孪生靶中的一个沿第一方向旋转(如图1中所示的箭头A方向)，孪生靶中的另一个沿第二方向旋转(如图1中所示的箭头B方向)，，第一方向和第二方向相反。
本发明提供的反应腔室，将其内每两个靶2连接同一中频电源3构成孪生靶2，使得孪生靶2中的两个靶2互为阴阳极，基片或者其他部件都不会和电源连接，即不需要基片或其他部件作为阳极，这样的设计可以很好的消除阳极消失的问题；根据介质层的介电常数和轰击离子流的电流密度，介质层可被一个频率相对较低(与射频13.56MHz相比而言)的交流电压不断中和。如果介质层被不断中和，放了电的靶2表面就不会存在电荷的积累，因电击穿而引起的电弧也就同时被防止了，进而也就可以减少弧光放电现象的发生；另外，
如图7所示，磁控溅射中由于磁场的原因存在“十字角”的影响，在中频溅射中存在“十字场”的影响，磁控旋转靶2一般在两端的位置，如图7中的N、K磁场最强，这样，磁控溅射时靶2的两端会聚集更多的自由电子，形成较强的自维持放电现象。相对应的，靶2的两端最容易溅射，溅射速率较其他地方的溅射速率快，靶2消耗就快，通过将孪生靶中的两个靶2连接不同驱动方向的驱动装置，使得两个靶2旋转方向不同，可以改变磁场强度，降低靶2两端溅射速率，减少靶2两端溅射较快的现象的发生，综上，本发明提供反应腔室用于溅射成膜时，可以减少阳极消失、靶2溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。
第一孪生靶21、第二孪生靶22分别具有相同的性能参数，并且由于其与同一个中频电源3直接连接，但是旋转方向不同。
第一孪生靶21、第二孪生靶22可以是相同的靶材，也可是不同的靶材。例如，第一孪生靶21是铜铟镓材料的相同靶材；第二孪生靶22是铜铟镓材料的相同靶材。换言之，不同对的孪生靶可以是不同靶材(性能或者材料等任一参数不相同)，同一对孪生靶却是相同靶材(性能或者材料等均相同)。
具体的靶2的排列方式，可以根据工艺需求设定为偶数个，可选的，如图4所示，2+2n个靶2沿直线排列，且沿排列方向上第m个靶2与第2n+3-m个靶2构成孪生靶，其中：m为大于等于1且小于等于2+2n的整数。例如：当提供的靶2的数量为4个，4个靶2沿直线排列，第1个靶2和第4个靶2共同连接一个中频电源3，第2个靶2和第3个靶2共同连接另一个中频电源3时，可以设置第1个靶2和第2个靶2沿同一方向旋转，第3个靶2和第4个靶2沿同一方向旋转，也可以设置第1个靶2和第3个靶2沿同一方向旋转，第2个靶2和第4个靶2沿同一方向旋转。
如图4和5所示，不同孪生靶的不同排列方式。第一孪生靶21(图中用C表示)、第二孪生靶22(图中用D表示)的排列方式可以是间隔方式，也可以是并列方式。所述间隔方式，是图2所示的CDDC方式(如果有第三孪生靶E，则三对孪生靶的排列方式为CDEEDC)，所述并列方式如图1所示，是CCDD方式(如果有第三孪生靶E，则三对孪生靶的排列方式为CCDDEE)。本技术领域的普通技术人员可以理解，孪生靶的排列方式可以实际生产情况进行调整。本发明提供的反应腔室内，相邻两个靶2的轴间距L为15厘米～40厘米。例如可以为15厘米、18厘米、20厘米、25厘米、30厘米、35厘米以及40厘米等，这里就不再一一赘述，选择上述间距范围可以进一步提高溅射成膜的均匀性。
在一些实施方式中，腔室本体内的其他部件不与中频电源连接。腔室和衬底可以与地线连接。
如图5所示，为了简化腔室结构，一种优选的实施方式中，排列方向上第1个靶2至第1+n个靶2与第一驱动装置4连接，第2+n个靶2至第2+2n个靶2与第二驱动装置5连接。这样的设计使得相邻的靶2旋转方向一致，可以连接同一驱动装置。第一驱动装置4和第二驱动装置5可以为驱动电机，驱动电机的输出轴通过传动机构6与对应的靶2的轴连接，该传动机构6具体可以为齿轮传动机构或链轮传动机构或皮带轮传动机构等。
为了进一步提供形成的膜层的均匀性，在本发明提供反应腔室中：
一种可选的实施方式中，中频电源3的输出频率大于等于20千赫且小于等于100千赫，例如可以采用频率为20千赫的中频电源3、25千赫的中频电源3、40千赫的中频电源3、50千赫的中频电源3、75千赫的中频电源3、80千赫的中频电源3、100千赫的中频电源3等，这里就不再一一赘述；
另一种可选的实施方式中，中频电源3的占空比大于等于40％且小于等于85％。对于占空比的选择可以为40％、43％、50％、57％、60％、65％、72％、78％、85％等，这里就不再一一赘述。
再一种可选的实施方式中，中频电源3的输出频率大于等于20千赫且小于等于100千赫，中频电源3的占空比大于等于40％且小于等于85％，例如中频电源3的输出频率为20千赫，占空比为40％；中频电源3的输出频率为20千赫，占空比为85％；中频电源3的输出频率为100千赫，占空比为65％，这里就不再一一赘述。
如图4所示，本发明提供的腔室本体1的具体结构包括：具有开口的中空腔室11，盖合中空腔室11的开口的门体12，2+2n个靶2沿门体12的宽度W方向排列，且每个靶2转动安装于门体12。门体12上设有用于安装靶2的安装底座，靶2通过安装轴7安装在底座上，第一驱动装置4和第二驱动装置5可以通过安装架等结构安装在腔室本体1上。第一驱动装置4和第二驱动装置5可以安装在中空腔室11的上部也可以安装在下部，中频电源3可以设置在中空腔室11上部也可以设置在中空腔室11下部。
可选的，靶2的转速大于等于2转/每分且小于等于5转/每分。可以将每个靶2旋转时的转速控制为大于等于2转/每分且小于等于5转/每分。例如每个靶2的转速可以为2转/每分、2.5转/每分、2.8转/每分、3转/每分、4转/每分、4.6转/每分、5转/每分等，这里就不再一一列举。第一驱动装置4和第二驱动装置5的输出转速可以根据靶2的转速需求提供，可以在第一驱动装置4和第二驱动装置5与对应连接靶2之间安装减速器以降低第一驱动装置4和第二驱动装置5的输出转速。
实施例四
如图6所示，基于同一发明构思，本发明还提供一种镀膜设备，包括上述实施例三任一项的反应腔室。由于本发明提供反应腔室用于溅射成膜时，可以减少阳极消失、靶2溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。故申请提供的镀膜设备具有较好的使用性能。
本发明提供的一实施方式中，反应腔室的数量为三个，三个反应腔室顺次连通。当然反应腔室的具体数量不限于三个，也可以为六个、十个等，可以根据具体工艺设定。
一种实施方式中，当反应腔室用于溅射铜铟镓硒膜层时，此时。反应腔室内的靶2为铜铟镓靶，三个反应腔室内的靶2材数量分别为两个、四个、两个。这样的设置，可以提高铜铟镓硒膜层成膜的均匀性。或者，当反应腔室用于溅射铜铟镓硒膜层时，上述结构的反应腔室为两个，第三个反应腔室选择脉冲直流溅射。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种膜层的制备方法，其特征在于，包括：
向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动；
输送衬底至溅射区域，使得所述孪生靶被溅射下的原子沉积在所述衬底上形成膜层。
2.根据权利要求1所述的膜层的制备方法，其特征在于，所述孪生靶的构成方式包括：提供2+2n个沿直线排列的靶，且沿排列方向上第m个靶与第2n+3-m个靶构成所述孪生靶，其中：m为大于等于1且小于等于2+2n的整数。
3.根据权利要求1所述的膜层制备方法，其特征在于，所述靶为CIG靶，在步骤所述向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动，具体包括：在硒蒸气氛围下，向孪生靶输入双极性波的中频交流电，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动。
4.根据权利要求2所述的膜层的制备方法，其特征在于，步骤所述向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，并控制孪生靶中的两个所述靶向相反的方向转动，具体包括：
向孪生靶输入双极性波的中频交流电进行溅射，控制排列方向上第1个靶至第1+n个靶沿同一旋转方向旋转，第2+n个靶至第2+2n个靶沿同一旋转方向旋转。
5.根据权利要求1所述的膜层的制备方法，其特征在于，溅射的频率大于等于20千赫且小于等于100千赫，和/或，每个所述靶旋转时的转速大于等于2转/每分且小于等于5转/每分。
6.根据权利要求1所述的膜层的制备方法，其特征在于，所述中频交流电的波形为双极性矩形波。
7.根据权利要求1所述的膜层的制备方法，，其特征在于，所述中频交流电的占空比大于等于40％且小于等于85％。
8.根据权利要求1～7任一项所述的膜层的制备方法，其特征在于，溅射温度大于等于500℃且小于等于700℃，溅射压力大于等于0.25帕且小于等于0.7帕。
9.一种用于如权利要求1所述的膜层的制备方法的反应腔室，其特征在于，包括：
腔室本体；
设置于所述腔室本体内2+2n个靶，n为大于等于0的整数；
中频电源，与相同的2个所述靶电连接，其中：连接同一所述中频电源的两个靶构成孪生靶；
第一驱动装置和第二驱动装置，分别连接一对所述孪生靶中的一个靶的转轴，所述孪生靶中的一个沿第一方向旋转，所述孪生靶中的另一个沿第二方向旋转，所述第一方向和所述第二方向相反。
10.根据权利要求9所述的反应腔室，其特征在于，所述2+2n个靶沿直线排列，且沿排列方向上第m个靶与第2n+3-m个靶构成所述孪生靶，其中：m为大于等于1且小于等于2+2n的整数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910370983.0A CN111893441A (zh) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | 膜层的制备方法和反应腔室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910370983.0A CN111893441A (zh) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | 膜层的制备方法和反应腔室 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111893441A true CN111893441A (zh) | 2020-11-06 |
Family
ID=73169400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910370983.0A Pending CN111893441A (zh) | 2019-05-06 | 2019-05-06 | 膜层的制备方法和反应腔室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111893441A (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06172995A (ja) * | 1992-12-09 | 1994-06-21 | Tokyo Electron Ltd | マグネトロンスパッタリング装置及びスパッタリングガン |
| US20100078309A1 (en) * | 2007-01-26 | 2010-04-01 | Osaka Vacuum, Ltd. | Sputtering method and sputtering apparatus |
| CN103367523A (zh) * | 2012-03-28 | 2013-10-23 | 英莱新能（上海）有限公司 | 薄膜太阳能电池的吸收层制作装置及其制作方法 |
| TWM483280U (zh) * | 2014-02-10 | 2014-08-01 | Bay Zu Prec Co Ltd | 真空鍍膜設備的旋轉靶材裝置 |
| DE102013105771A1 (de) * | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Von Ardenne Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden einer Schicht mittels Magnetronsputtern |
| CN104300014A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-01-21 | 徐东 | 一种cigs太阳能电池吸收层的制备设备及其制备方法 |
| CN104711527A (zh) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种磁控溅射低温制备TiN薄膜的方法 |
| CN108070830A (zh) * | 2016-11-07 | 2018-05-25 | 三星显示有限公司 | 沉积装置及利用该装置的沉积方法 |
| WO2018113904A1 (en) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | Applied Materials, Inc. | Sputter deposition source and method of depositing a layer on a substrate |
| CN109957773A (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-02 | 佳能特机株式会社 | 溅射成膜装置和溅射成膜方法 |
| CN115572953A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-06 | 苏州思萃热控材料科技有限公司 | 金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置 |
-
2019
- 2019-05-06 CN CN201910370983.0A patent/CN111893441A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06172995A (ja) * | 1992-12-09 | 1994-06-21 | Tokyo Electron Ltd | マグネトロンスパッタリング装置及びスパッタリングガン |
| US20100078309A1 (en) * | 2007-01-26 | 2010-04-01 | Osaka Vacuum, Ltd. | Sputtering method and sputtering apparatus |
| CN103367523A (zh) * | 2012-03-28 | 2013-10-23 | 英莱新能（上海）有限公司 | 薄膜太阳能电池的吸收层制作装置及其制作方法 |
| DE102013105771A1 (de) * | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Von Ardenne Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden einer Schicht mittels Magnetronsputtern |
| CN104711527A (zh) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种磁控溅射低温制备TiN薄膜的方法 |
| TWM483280U (zh) * | 2014-02-10 | 2014-08-01 | Bay Zu Prec Co Ltd | 真空鍍膜設備的旋轉靶材裝置 |
| CN104300014A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-01-21 | 徐东 | 一种cigs太阳能电池吸收层的制备设备及其制备方法 |
| CN108070830A (zh) * | 2016-11-07 | 2018-05-25 | 三星显示有限公司 | 沉积装置及利用该装置的沉积方法 |
| WO2018113904A1 (en) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | Applied Materials, Inc. | Sputter deposition source and method of depositing a layer on a substrate |
| CN109957773A (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-02 | 佳能特机株式会社 | 溅射成膜装置和溅射成膜方法 |
| CN115572953A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-06 | 苏州思萃热控材料科技有限公司 | 金刚石金属基高导热复合材料磁控溅射装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100899483B1 (ko) | 변조 전력 신호를 이용한 이온 밀도 및 에너지 제어 시스템및 방법 | |
| EP2037721A1 (en) | Plasma processing apparatus, plasma processing method and photoelectric conversion element | |
| US20090014065A1 (en) | Method for the production of a transparent conductive oxide coating | |
| JP2007046152A (ja) | 電力信号を変調してスパッタリングを制御するためのシステムおよび方法 | |
| CN106319473B (zh) | Cigs太阳能电池薄膜生产线 | |
| KR20090026125A (ko) | 대형 기판 상에 아연 산화물 투명 전도성 산화물의 반응성 스퍼터링 | |
| WO2009105423A1 (en) | Coating methods and apparatus for making a cigs solar cell | |
| JPH08170172A (ja) | 多数のアノードを有する二重円筒ターゲットのマグネトロン | |
| CN105951053B (zh) | 一种铌掺杂二氧化钛透明导电膜的制备方法及铌掺杂二氧化钛透明导电膜 | |
| US20110086465A1 (en) | Cigs solar cell structure and method for fabricating the same | |
| CN104350173A (zh) | 用于涂布基板的方法及涂布机 | |
| US20120160663A1 (en) | Sputter Deposition and Annealing of High Conductivity Transparent Oxides | |
| TW201043716A (en) | Ionized physical vapor deposition for microstructure controlled thin film deposition | |
| CN107794510A (zh) | 柔性薄膜立式真空镀膜生产线 | |
| US20150060262A1 (en) | Sputtering systems for liquid target materials | |
| TW201827634A (zh) | 濺射沈積源、具備此濺射沈積源的濺射沈積設備以及在基板上沈積層的方法 | |
| JPH02232358A (ja) | 低抵抗透明導電膜の製造方法 | |
| US20100193352A1 (en) | Method for manufacturing solar cell | |
| CN111893441A (zh) | 膜层的制备方法和反应腔室 | |
| CN210420140U (zh) | 反应腔室和镀膜设备 | |
| KR20090006755A (ko) | 투명 전도성 산화물 코팅의 제조 방법 | |
| CN206022406U (zh) | Cigs太阳能电池薄膜生产线 | |
| CN105506568B (zh) | 一种新型孪生外置旋转阴极 | |
| CN103184422B (zh) | Tco透明导电膜的低温沉积装置及工艺 | |
| JP4229803B2 (ja) | 透明導電膜の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20211111 Address after: 101499 No. 31, Yanqi street, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing Applicant after: Dongjun new energy Co., Ltd Address before: 101407 38 Paradise Street, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing Applicant before: Lingfan new energy technology (Beijing) Co., Ltd |
|
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |