CN114472090B - 一种膜层生长设备及膜层生长方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种膜层生长设备及膜层生长方法，包括旋转基盘，旋转基盘上放置待处理衬底，待处理衬底在旋转基盘上的放置位置与旋转基盘的旋转中心之间的距离为目标距离，目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值，第一阈值根据待处理衬底受到的离心力确定。也就是说，当目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值时，旋转基盘带动待处理衬底进行旋转，待处理衬底的不同区域受到的离心力接近，由于待处理衬底的不同区域受到的离心力接近，在待处理衬底不同区域形成的膜层厚度较为均匀，能够提升旋涂法制造形成膜层的性能，进而提高半导体器件的性能。

Description

一种膜层生长设备及膜层生长方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种膜层生长设备及膜层生长方法。
背景技术
随着技术的发展，当前的半导体器件通常为层叠结构，例如自发光显示器、顶部入射的光电探测器、图像传感器和太阳能电池都是层叠结构。在制造层叠结构的半导体器件时，通常会采用旋涂法制造。
但是旋涂法制造形成的半导体器件中的同一膜层存在厚度不均匀的问题，进而导致该膜层的不同区域性能差异较大，最终影响半导体器件的应用。
因此，现有的旋涂法制造半导体器件时存在形成的膜层厚度不均的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种膜层生长设备及膜层生长方法，能够解决旋涂法制造半导体器件时存在形成的膜层厚度不均的问题，提高半导体器件的性能。
本申请实施例提供了一种膜层生长设备，包括：旋转基盘；
所述旋转基盘用于放置待处理衬底以及带动所述待处理衬底旋转，以便在所述待处理衬底上形成厚度均匀的薄膜；
所述目标距离与所述待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值，所述第一阈值根据所述待处理衬底受到的离心力确定，其中，所述目标距离为所述待处理衬底在所述旋转基盘上的放置位置与所述旋转基盘的旋转中心之间的距离。
可选地，所述旋转基盘为圆环结构。
可选地，所述待处理衬底的中心点与所述圆环结构的中心点重合，所述目标距离为所述圆环结构的中心点与所述圆环结构的旋转中心之间的距离。
可选地，所述旋转基盘为圆盘结构。
可选地，所述待处理衬底位于所述圆盘结构的旋转基盘的边缘区域。
可选地，所述待处理衬底具有相对的第一端和第二端，所述第一端和所述旋转基盘的旋转中心之间的第一目标距离小于所述第二端和所述旋转基盘的旋转中心之间的第二目标距离；
根据离心力公式得到所述待处理衬底的第一端的第一离心力和第二端的第二离心力，所述第一离心力和所述第二离心力的差值小于第二阈值，以便所述待处理衬底上形成厚度均匀的薄膜。
可选地，所述目标距离与所述待处理衬底的尺寸的比值≥10。
可选地，还包括：喷洒装置；
所述喷洒装置位于所述待处理衬底上方；
所述喷洒装置用于向所述待处理衬底上均匀喷洒待形成膜层的溶液。
可选地，还包括：控制器；
所述控制器用于控制所述旋转基盘进行旋转。
本申请实施例还提供一种膜层生长方法，利用上述实施例所述的膜层生长设备，包括：
旋转基盘带动位于所述旋转基盘上的待处理衬底旋转，以在所述待处理衬底上形成厚度均匀的薄膜。
本申请实施例提供了一种膜层生长设备，包括旋转基盘，旋转基盘上放置待处理衬底，待处理衬底在旋转基盘上的放置位置与旋转基盘的旋转中心之间的距离为目标距离，目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值，第一阈值根据待处理衬底受到的离心力确定。也就是说，当目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值时，旋转基盘带动待处理衬底进行旋转，待处理衬底的不同区域受到的离心力接近，由于待处理衬底的不同区域受到的离心力接近，在待处理衬底不同区域形成的膜层厚度较为均匀，能够提升旋涂法制造形成膜层的性能，进而提高半导体器件的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本申请实施例一种膜层生长设备的结构示意图；
图2示出了本申请实施例另一种膜层生长设备的结构示意图；
图3示出了本申请实施例一种膜层生长方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
正如背景技术中所述，在制造层叠结构的半导体器件时，通常会采用旋涂法制造。但是旋涂法制造形成的膜层存在厚度不均匀的问题，导致该膜层的不同区域性能差异较大，最终影响半导体器件的应用。
因此，现有的旋涂法制造半导体器件时存在形成的膜层厚度不均的问题。
经过发明人研究发现，在旋涂法制造膜层的过程中，由于待处理衬底的不同区域距离旋转基盘的旋转中心的距离不同，导致待处理衬底的不同区域的离心力不同，最终导致在待处理衬底不同区域形成的膜层厚度不同，影响膜层的性能。
基于此，本申请实施例提供了一种膜层生长设备，包括旋转基盘，旋转基盘上放置待处理衬底，待处理衬底在旋转基盘上的放置位置与旋转基盘的旋转中心之间的距离为目标距离，目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值，第一阈值根据待处理衬底受到的离心力确定。也就是说，当目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值时，旋转基盘带动待处理衬底进行旋转，待处理衬底的不同区域受到的离心力接近，由于待处理衬底的不同区域受到的离心力接近，在待处理衬底不同区域形成的膜层厚度较为均匀，能够提升旋涂法制造形成膜层的性能，进而提高半导体器件的性能。
为了更好地理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
参考图1所示，为本申请实施例提供的一种膜层生长设备100的俯视图。
在本申请的实施例中，膜层生长设备100包括：旋转基盘110。旋转基盘110用于放置待处理衬底120。在待处理衬底120在旋转基盘110上固定之后，旋转基盘110进行旋转，带动待处理衬底120也进行旋转。旋转基盘的材料可以是金属材料。
待处理衬底120可以是玻璃或类似透明刚性基材。在待处理衬底120上可以已经形成多层膜层。
作为一种可能的实现方式，本申请实施例制造的半导体器件是太阳能电池，则在待处理衬底120上可以已经形成第一电极层，第一电极层的材料根据电池结构的不同可以是金属导电薄膜或透明导电氧化物，金属导电薄膜为金属材料，例如金Au、银Ag、铜Cu、铝Al或镍Ni中的至少一种，透明导电氧化物，例如氧化铟锡ITO、掺杂氟的氧化锡FTO或掺杂铝的氧化锌AZO。
在本申请的实施例中，待处理衬底120上覆盖有待形成膜层的溶液，当旋转基盘带动待处理衬底120旋转，以便覆盖待处理衬底120的的溶液在待处理衬底120上形成厚度均匀的薄膜。
在实际应用中，半导体器件中的载流子传输层和光电转换层都可以通过旋涂法制造形成。光电转换层可以是有机光电转换层、量子点光电转换层或钙钛矿光电转换层。
在本申请的实施例中，待处理衬底120在旋转基盘110上的放置位置会影响待处理衬底120不同区域受到的离心力，最终影响形成膜层的厚度。因此确定待处理衬底120在旋转基盘110上的放置位置对于利用旋涂法形成膜层非常重要。
待处理衬底120在旋转基盘110上的放置位置与旋转基盘的110旋转中心之间的距离为目标距离，当目标距离与待处理衬底120的尺寸的比值大于或等于第一阈值时，可以近似认为待处理衬底120的不同区域受到的离心力相同，由于待处理衬底120的不同区域受到的离心力接近，在待处理衬底120不同区域形成的膜层厚度较为均匀，能够提升旋涂法制造形成膜层的性能，进而提高半导体器件的性能。第一阈值根据实际情况进行确定。例如第一阈值可以为10，此时待处理衬底不同区域之间的离心力差值在10％以内，可以近似认为待处理衬底不同区域之间的离心力接近。
作为一种可能的实现方式，待处理衬底为六面体结构，即待处理衬底具有相对的第一端和第二端，第一端和旋转基盘的旋转中心之间的第一目标距离小于第二端和旋转基盘的旋转中心之间的第二目标距离。根据离心力公式F＝mD/ω2，得到待处理衬底的第一端的第一离心力和第二端的第二离心力。其中，m为待处理衬底的质量，ω为所述旋转基盘在旋转时的角速度，D为目标距离。第一离心力和第二离心力的差值小于第二阈值，则近似认为第一离心力和第二离心力接近，也就是待处理衬底的第一端的离心力和第二端的离心力接近，最终在待处理衬底上形成厚度均匀的薄膜。第二阈值可以根据实际情况进行确定，例如第二阈值可以为10％，此时待处理衬底不同区域之间的离心力差值在10％以内，可以近似认为待处理衬底不同区域之间的离心力接近。
在本申请的实施例中，继续参考图1所示，旋转基盘可以是圆盘结构，圆盘结构的旋转基盘的半径远大于待处理衬底的尺寸，此时待处理衬底在旋转基盘上的放置位置可以根据待处理衬底的不同区域受到的离心力以及待处理衬底的尺寸确定，即目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值。
在实际应用中，基于圆盘结构的旋转基盘的半径远大于待处理衬底的尺寸，即此时圆盘结构的旋转基盘的半径与待处理衬底的尺寸的比值大于第一阈值，当将待处理衬底设置于圆盘结构的旋转基盘的边缘区域，待处理衬底不同区域受到的离心力接近，最终形成的膜层的厚度较为均匀。
在本申请的实施例中，参考图2所示，旋转基盘110可以是圆环结构。旋转基盘为圆环结构时，待处理衬底120的中心点与圆环结构的中心点重合，此时目标距离为圆环结构的中心点与圆环结构的旋转中心之间的距离，即待处理衬底的放置位置距离圆环结构的旋转中心之间的距离为圆环结构的半径。为了实现待处理衬底不同区域受到的离心力接近，则圆环结构的半径与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值。
作为一种可能的实现方式，待处理衬底为六面体结构，具有相对的第一端和第二端，第一端和第二端之间的长度为L，圆环结构的旋转基盘的半径为R，则第一端距离旋转中心的第一目标距离为R-1/2L，第二端距离旋转中心的第二目标距离为R+1/2L，此时第一端受到的第一离心力为
F1＝m(R-1/2L)/ω2
第二端受到的第二离心力为
F2＝m(R+1/2L)/ω2
计算第一离心力和第二离心力的差值，当差值小于第二阈值，则近似认为第一离心力和第二离心力接近，也就是待处理衬底的第一端的离心力和第二端的离心力接近，此时可以根据待处理衬底的尺寸得到圆环结构的半径。
也就是说，当圆环结构的半径远大于待处理衬底的尺寸时，待处理衬底的不同区域的离心力接近，最终旋涂形成的膜层的厚度也较为均匀。
在实际情况中，可以根据第一阈值、第二阈值和待处理衬底的尺寸确定圆环结构的半径，也可以直接利用远大于待处理衬底的尺寸的圆环结构。
在实际情况中，利用圆环结构的旋转基盘更加节省材料成本，利用圆盘结构能够更加容易变换待处理衬底在旋转基盘上的放置位置。具体利用哪一种旋转基盘的结构根据实际情况进行确定。
在本申请的实施例中，膜层生长设备还可以包括：喷洒装置。喷洒装置可以位于待处理衬底的上方，喷洒装置具有多个喷液口，喷液口可以为圆形，喷洒装置可以与待处理衬底的尺寸匹配，以便喷洒装置能够向待处理衬底上均匀喷洒待形成膜层的溶液。
在本申请的实施例中，膜层生长设备还可以包括：控制器。控制器用于控制旋转基盘进行旋转。
本申请实施例提供的膜层生长设备，包括旋转基盘，旋转基盘上放置待处理衬底，待处理衬底在旋转基盘上的放置位置与旋转基盘的旋转中心之间的距离为目标距离，目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值，第一阈值根据待处理衬底受到的离心力确定。也就是说，当目标距离与待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值时，旋转基盘带动待处理衬底进行旋转，待处理衬底的不同区域受到的离心力接近，由于待处理衬底的不同区域受到的离心力接近，在待处理衬底不同区域形成的膜层厚度较为均匀，能够提升旋涂法制造形成膜层的性能，进而提高半导体器件的性能。
以上对本申请实施例提供的膜层生长设备进行了详细的描述，此外，本申请实施例还提供了利用上述膜层生长设备进行膜层生长的方法，参考图3所示，该方法包括：
S301，旋转基盘带动位于所述旋转基盘上的待处理衬底旋转，以在所述待处理衬底上形成厚度均匀的薄膜。
在本申请的实施例中，待处理衬底在旋转基盘上的放置位置和旋转中心的距离与待处理衬底的尺寸大于或等于第一阈值，此时旋转基盘带动位于旋转基盘上的待处理衬底旋转，待处理衬底的不同区域的离心力接近，在待处理衬底上能够形成厚度均匀的薄膜。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种膜层生长设备，其特征在于，包括：旋转基盘；
所述旋转基盘用于放置待处理衬底，以及当目标距离与所述待处理衬底的尺寸的比值大于或等于第一阈值时，带动所述待处理衬底旋转，以便在所述待处理衬底上形成厚度均匀的薄膜；
所述第一阈值根据所述待处理衬底受到的离心力确定，所述目标距离为所述待处理衬底在所述旋转基盘上的放置位置与所述旋转基盘的旋转中心之间的距离；所述待处理衬底具有相对的第一端和第二端，所述第一端和所述旋转基盘的旋转中心之间的第一目标距离小于所述第二端和所述旋转基盘的旋转中心之间的第二目标距离；
根据离心力公式得到所述待处理衬底的第一端的第一离心力和第二端的第二离心力，所述第一离心力和所述第二离心力的差值小于第二阈值，以便所述待处理衬底上形成厚度均匀的薄膜；
所述待处理衬底在所述旋转基盘上的放置位置可以根据所述待处理衬底的不同区域受到的离心力以及所述待处理衬底的尺寸确定。
2.根据权利要求1所述的膜层生长设备，其特征在于，所述旋转基盘为圆环结构。
3.根据权利要求2所述的膜层生长设备，其特征在于，所述待处理衬底的中心点与所述圆环结构的中心点重合，所述目标距离为所述圆环结构的中心点与所述圆环结构的旋转中心之间的距离。
4.根据权利要求1所述的膜层生长设备，其特征在于，所述旋转基盘为圆盘结构。
5.根据权利要求4所述的膜层生长设备，其特征在于，所述待处理衬底位于所述圆盘结构的旋转基盘的边缘区域。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的膜层生长设备，其特征在于，所述目标距离与所述待处理衬底的尺寸的比值≥10。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的膜层生长设备，其特征在于，还包括：喷洒装置；
所述喷洒装置位于所述待处理衬底上方；
所述喷洒装置用于向所述待处理衬底上均匀喷洒待形成膜层的溶液。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的膜层生长设备，其特征在于，还包括：控制器；
所述控制器用于控制所述旋转基盘进行旋转。
9.一种膜层生长方法，其特征在于，利用权利要求1-8任意一项所述的膜层生长设备，包括：
旋转基盘带动位于所述旋转基盘上的待处理衬底旋转，以在所述待处理衬底上形成厚度均匀的薄膜。
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