CN114774890A - 薄膜沉积装置及其支撑机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种薄膜沉积装置及其支撑机构，该支撑机构包括：加热板，包括相背设置的第一表面和第二表面；主支撑板，位于所述第二表面一侧，用于支撑所述加热板；在第一方向上，所述主支撑板具有相对的第一端部和第二端部，所述第一方向平行于所述加热板和载板相接触的平面；辅支撑板，位于所述第一端部和所述第二端部，且位于所述加热板和所述主支撑板之间。本申请提供的薄膜沉积装置及其支撑机构，能够提高装置内的温度均匀性和电场均匀性，从而提高薄膜沉积均匀性。

Description

薄膜沉积装置及其支撑机构

技术领域

本申请涉及光伏生产技术领域，特别是涉及一种薄膜沉积装置及其支撑机构。

背景技术

本部分的描述仅提供与本说明书公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

随着太阳能发电的普及，光伏产品的需求量越来越大，对制造光伏产品的设备要求越来越高。制造光伏产品的设备不仅要增加产能，而且硅片尺寸越来越大，对电池片效率要求也越来越高。

异质结电池片工艺理论效率达到28％以上，是目前理论效率最高的工艺路线，并且该工艺路线工序简单，只有4道工序，比目前主流的PERC(Passivated Emitter and RearCell，射极钝化及背电极)和TOPCON(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)工艺路线减少5道以上工序，具有极好的发展前景。

异质结电池工艺流程的4道工序分别为制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、导电膜沉积、丝网印刷电极。其中非晶硅薄膜可以采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)来进行沉积。

现有技术中，部分PECVD薄膜沉积设备为了提高产能，将腔体做大，但腔体扩大后，薄膜沉积均匀性下降。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本说明书的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本说明书的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种薄膜沉积装置及其支撑机构，能够提高装置内的温度均匀性和电场均匀性，从而提高薄膜沉积均匀性，且在腔体扩大后也能提高薄膜沉积均匀性。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种薄膜沉积装置的支撑机构，包括：

加热板，包括相背设置的第一表面和第二表面；

主支撑板，位于所述第二表面一侧，用于支撑所述加热板；在第一方向上，所述主支撑板具有相对的第一端部和第二端部，所述第一方向平行于所述加热板和载板相接触的平面；

辅支撑板，位于所述第一端部和所述第二端部，且位于所述加热板和所述主支撑板之间。

进一步地，所述支撑机构还包括：

支撑柱，位于所述主支撑板背离所述加热板一侧；所述支撑柱沿第二方向延伸，所述第二方向垂直于所述第一方向。

进一步地，支撑机构还包括：

压板，位于所述主支撑板和所述加热板之间，用于将所述主支撑板压紧固定于所述支撑柱表面。

进一步地，在所述第二方向上，所述压板的厚度大于所述辅支撑板的厚度，所述压板背离所述主支撑板一侧与所述加热板的第二表面抵顶，所述辅支撑板背离所述主支撑板一侧与所述加热板的第二表面之间具有间隙。

进一步地，所述主支撑板包括沿所述第一方向排列的第一主板和第二主板。

进一步地，所述辅支撑板包括沿第三方向排列的第一辅板和第二辅板。

进一步地，所述压板包括沿第三方向排列的第一压块和第二压块。

进一步地，所述第三方向垂直于所述第一方向，且垂直于第二方向。

进一步地，所述第一压块和所述第二压块均位于第一主板和第二主板的相交处。

进一步地，所述压板由金属材料制成，所述主支撑板和所述辅支撑板由陶瓷制成，所述支撑柱由耐高温材料制成。

进一步地，所述支撑机构还包括：

升降机构，与所述支撑柱固定相连；

电机，与所述升降机构固定相连，用于驱动所述升降机构沿所述第二方向移动，以带动所述支撑柱沿所述第二方向移动。

进一步地，所述升降机构和所述支撑柱之间设有支撑环、固定座和连接板；所述支撑柱的外壁面沿周向设有环形凹槽，所述支撑环嵌入所述环形凹槽内；所述固定座固定连接于所述支撑环面对所述加热板的一侧；所述连接板一端与所述固定座固定连接，另一端与所述升降机构固定连接。

进一步地，所述支撑柱外套设有沿所述第二方向延伸的抱紧套，用于限制所述支撑柱在其周向的移动。

进一步地，所述抱紧套位于所述支撑柱和固定座之间，且和所述固定座固定连接。

进一步地，所述抱紧套包括第一套体和第二套体，所述第一套体和所述固定座固定相连，所述第一套体和所述第二套体均设有用于容纳所述支撑柱的弧形凹槽，所述第一套体和所述第二套体通过第一螺钉固定，以将所述支撑柱抱紧。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种薄膜沉积装置，包括：

如上任一种实施方式所述的支撑机构；

主体，所述主体内具有反应腔，所述加热板、所述主支撑板和所述辅支撑板位于所述反应腔内；

载板，用于盛放待处理物；所述载板位于所述反应腔内，且位于所述加热板背离所述主支撑板的一侧。

进一步地，所述反应腔的边长至少为2米。

区别于现有技术的情况，本申请的有益效果是：本申请实施方式提供的薄膜沉积装置及其支撑机构，使加热板的第一表面和载板直接贴合接触，进行热传导，既可以提高温度均匀性从而提高薄膜沉积质量，又可以提高传热效率缩短加热时间从而提高产能；在主支撑板的第一端部和第二端部设置辅支撑板，从而可以对加热板的边缘部分进行进一步支撑，防止加热板变形，保证加热板与阴极板之间的间距均匀，提高加热板和阴极板之间的电场均匀性，从而提高薄膜沉积质量，即提高薄膜沉积均匀性，且在腔体扩大后也能提高薄膜沉积均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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他的附图。其中：

图1为本实施方式中所提供的一种薄膜沉积装置的支撑机构的结构示意图；

图2为图1中除加热板以外的三维立体结构示意图；

图3为本实施方式中所提供的一种薄膜沉积装置的结构示意图；

图4为本实施方式中所提供的支撑机构设有固定座的部分，在垂直于第二方向的平面上的剖面结构示意图。

附图标记说明：

1、加热板；101、第一表面；102、第二表面；

2、主支撑板；21、第一端部；22、第二端部；23、第一主板；24、第二主板；

3、辅支撑板；31、第一辅板；32、第二辅板；

4、支撑柱；41、环形凹槽；42、第一柱体；43、第二柱体；

5、压板；51、第一压块；52、第二压块；

6、间隙；

7、升降机构；71、电机；72、支撑环；73、固定座；74、第三螺钉；75、固定板；76、连接板；

8、抱紧套；81、第一套体；82、第二套体；83、第一螺钉；84、第二螺钉；

9、主体；91、反应腔；92、腔盖；93、腔体；

10、载板；11、待处理物；12、阴极板；

X、第一方向；Y、第二方向；Z、第三方向。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1。本申请实施方式提供一种薄膜沉积装置的支撑机构，包括加热板1、主支撑板2和辅支撑板3。

其中，加热板1包括相背设置的第一表面101和第二表面102。第一表面101用于和载板10贴合。主支撑板2位于第二表面102一侧，用于支撑加热板1。在第一方向X上，主支撑板2具有相对的第一端部21和第二端部22。第一方向X平行于加热板1和载板10相接触的平面。辅支撑板3位于第一端部21和第二端部22，且位于加热板1和主支撑板2之间。

本申请实施方式提供的薄膜沉积装置的支撑机构，使加热板1的第一表面101和载板10直接贴合接触，进行热传导，既可以提高温度均匀性从而提高薄膜沉积质量，又可以提高传热效率缩短加热时间从而提高产能；在主支撑板2的第一端部21和第二端部22设置辅支撑板3，从而可以对加热板1的边缘部分进行进一步支撑，防止加热板1变形，保证加热板1与阴极板12之间的间距均匀，提高加热板1和阴极板12之间的电场均匀性，从而提高薄膜沉积质量，即提高薄膜沉积均匀性，且在薄膜沉积装置的腔体扩大后也能提高薄膜沉积均匀性。

在本实施方式中，支撑机构还可以包括支撑柱4。支撑柱4位于主支撑板2背离加热板1一侧。支撑柱4沿第二方向Y延伸，其中第二方向Y垂直于第一方向X。具体的，在图1中，第一方向X为水平方向，第二方向Y为竖直方向。支撑柱4可以由耐高温材料制成。

在一种实施例中，如图3所示，支撑柱4可以包括第一柱体42和第二柱体43，第二柱体43套设在第一柱体42外。其中，第一柱体42与加热板1固定相连，或者第一柱体42可以和加热板1为一体成型结构。第一柱体42采用中空设计，从而便于走线，使与加热板1电连接的线路可以通过第一柱体42的中心与外界相连。第二柱体43可以与主支撑板2固定相连，或者第二柱体43可以和主支撑板2为一体成型结构。

在本实施方式中，支撑机构还可以包括压板5。压板5位于主支撑板2和加热板1之间，用于将主支撑板2压紧固定于支撑柱4表面。更具体的，压板5将主支撑板2压紧固定于第二柱体43的上表面。

优选的，在第二方向Y上，压板5的厚度大于辅支撑板3的厚度，从而使得压板5背离主支撑板2一侧与加热板1的第二表面102抵顶，辅支撑板3背离主支撑板2一侧与加热板1的第二表面102之间具有间隙6，因此压板5可以承受加热板1的绝大部分力。当加热板1四周边缘受高温和重力而变形，下沉量达到间隙6的高度大小时，加热板1下表面与辅支撑板3接触，可以防止加热板1继续下沉变形。需要说明的是，间隙6的尺寸较为微小，例如可以小于1mm。

具体的，压板5由耐高温、强度高的金属材料制成，主支撑板2和辅支撑板3由在高温条件下强度好且变形小的陶瓷制成。从而金属制成的压板5可以承受加热板1的大部分力，只有较小的力作用在辅支撑板3上，可以防止陶瓷制成的辅支撑板3受力过大而断裂。本实施方式提供的支撑机构既可以很好地支撑加热板1，防止加热板1边缘变形下沉，保证加热板1上表面与阴极板12下表面的间距均匀，保证等离子场均匀性，提高薄膜沉积质量；又可以降低辅支撑板3的受力，防止辅支撑板3受力过大而断裂。

在本实施方式中，主支撑板2可以包括沿第一方向X排列的第一主板23和第二主板24。压板5可以包括沿第三方向Z排列的第一压块51和第二压块52。其中，第三方向Z垂直于第一方向X，且垂直于第二方向Y。如图2所示，第一压块51和第二压块52均位于第一主板23和第二主板24的相交处，从而可以将第一主板23和第二主板24压紧固定在支撑柱4的上表面。辅支撑板3可以包括沿第三方向Z排列的第一辅板31和第二辅板32。

具体的，本实施方式中包括一个第一主板23、一个第二主板24、两个第一辅板31和两个第二辅板32，其中第一主板23远离第二主板24的一侧设置有一个第一辅板31和一个第二辅板32，第二主板24远离第一主板23的一侧设置有一个第一辅板31和一个第二辅板32。主支撑板2由两小块拼接，辅支撑板3由两小块拼接，相对于一大块主支撑板2和两大块辅支撑板3，能够减小陶瓷板尺寸，极大降低了加工难度和加工成本。

在本实施方式中，支撑机构还可以包括与支撑柱4固定相连的升降机构7，从而可以使与支撑柱4相连的加热板1可以沿第二方向Y升降。当加热板1上升至第一表面101与载板10贴合接触后，能更好地进行热传导。相比传统的非接触式辐射传热，本支撑机构提高了加热效率和加热均匀性，从而能提高薄膜沉积质量。还有，支撑柱4位于加热板1和主支撑板2的中心处，通过支撑柱4和升降机构7实现单点升降方式，简单易实现，能降低故障率及成本。

具体的，升降机构7和电机71固定相连，电机71用于驱动升降机构7沿第二方向Y移动，以带动支撑柱4沿第二方向Y移动，最终实现加热板1的上下移动。升降机构7能将电机轴的旋转运动转化为升降机构7的上下运动。

更具体的，升降机构7和支撑柱4之间可以设有支撑环72、固定座73和连接板76。支撑柱4的外壁面沿周向设有环形凹槽41，支撑环72嵌入并固定在环形凹槽41内。固定座73固定连接于支撑环72面对加热板1的一侧。连接板76一端与固定座73固定连接，另一端与升降机构7固定连接，从而将升降机构7和支撑柱4固定连接。

在本实施方式中，支撑柱4外可以套设有沿第二方向Y延伸的抱紧套8，用于限制支撑柱4在其周向的移动。抱紧套8可以限制支撑柱4沿第一方向X和第三方向Z的自由度(即图3中前后左右四个方向的自由度)，防止支撑柱4和加热板1倾斜，从而保证加热板1的第一表面101与阴极板12的下平面平行，保证间距的均匀性，保证等离子场均匀性，提高薄膜沉积质量。

具体的，抱紧套8可以位于支撑柱4和固定座73之间，且和固定座73固定连接。为了便于安装且能将支撑柱4抱紧，抱紧套8可以包括第一套体81和第二套体82。其中，第一套体81和固定座73固定相连，第二套体82和第一套体81固定相连。第一套体81和第二套体82均设有用于容纳支撑柱4的弧形凹槽。

更具体的，如图4所示，第一套体81可以通过第二螺钉84固定在固定座73上。第一套体81和第二套体82可以通过第一螺钉83固定，通过第一螺钉83的预紧力，第一套体81和第二套体82将支撑柱4抱紧。抱紧套8采用耐高温、耐腐蚀、韧性好的绝缘非金属材料制成，例如特氟龙。

本实施方式对固定座73的形状不做唯一的限定。在一种实施例中，固定座73可以为中空的长方体状。如图4所示，在垂直于第二方向Y的平面内，固定座73的外表面可以为正方形。具体的，为了便于抱紧套8的安装，固定座73的其中一个壁面设计为可拆卸的形式。例如，固定座73可以包括可拆卸的固定板75，固定板75和固定座73通过第三螺钉74连接。当需要安装抱紧套8时，将固定板75拆下；抱紧套8安装完成后，将固定板75和固定座73通过第三螺钉74固定连接。

请参阅图3。本申请实施方式还提供一种薄膜沉积装置，包括主体9、支撑机构和载板10。

其中，支撑机构可以为如上任一种实施方式中所述的支撑机构，本申请在此不再赘述。主体9内具有反应腔91。加热板1、主支撑板2和辅支撑板3可以位于反应腔91内。载板10用于盛放待处理物11。载板10位于反应腔91内，且位于加热板1背离主支撑板2的一侧。

在本实施方式中，薄膜沉积装置的实施方式与支撑机构的实施方式相对应，其能够解决支撑机构所解决的技术问题，相应的达到支撑机构的技术效果，具体的本申请在此不再赘述。

本申请实施方式对主体9的形状不作唯一的限定，其可以为长方体、圆柱或其他立体形状。相应的，在第二方向Y的垂直方向上，主体9的截面可以为长方形、圆形或其他形状。在本实施方式中，该截面可以为正方形，且边长至少为2米。即，反应腔91的边长至少为2米。本实施方式具有大面积腔体，从而可以设置大面积的载板10，大面积的载板10可以盛放更多待处理物11，从而能提高产能、降低成本。本申请实施方式提供的薄膜沉积装置，在腔体扩大后，仍然能提高薄膜沉积均匀性。

具体的，薄膜沉积装置的主体9可以包括腔盖92和腔体93。腔盖92可以密闭地盖在腔体93上，从而腔盖92和腔体93共同形成密闭的反应腔91，为薄膜沉积提供空间。反应腔91内，载板10背离加热板1的一侧可以设有阴极板12。阴极板12可以与高频电源电连接，使阴极板12带有高频交变电压。

如图3所示，支撑柱4外可以设置有波纹管。波纹管的上端和腔体93的底部固定相连，波纹管的下端可以通过连接环和固定座73固定相连。波纹管可以为支撑机构提供伸缩弹性以及密封。

进一步地，固定座73内还可以设有进气通道，用于向波纹管内通入惰性气体，防止工艺气体及氟离子气体进入波纹管内腐蚀波纹管等附近零部件。

在一种具体的应用场景中，当带有待处理物11的载板10进入反应腔91后，电机71启动，支撑柱4向上运动，压板5先与加热板1接触，加热板1向上运动与载板10接触贴合，对载板10及待处理物11进行热传导加热。热传导接触加热的传热能力远远大于传统的不接触辐射加热的传热，可以极大缩短加热时间和提高温度均匀性，从而提高产能并提升薄膜沉积质量。

加热板1将载板10和待处理物11加热到工艺要求温度后，射频电源启动，使阴极板12带有高频交变电压，从而与接地的加热板1之间形成等离子场，将工艺气体电离成等离子体沉积在待处理物11的上表面。等离子场的均匀性直接影响薄膜沉积质量，而加热板1与阴极板12之间的间距均匀性是保证等离子场均匀性的关键因素之一。

加热板1由于温度较高，面积较大，边缘容易变形下沉，使加热板1和阴极板12之间的间距不均匀，从而造成等离子场不均匀，影响成膜的均匀性。通过辅支撑板3对加热板1的边缘部分进行进一步支撑，能防止加热板1变形，保证加热板1与阴极板12之间的间距均匀，提高加热板1和阴极板12之间的电场均匀性，从而提高薄膜沉积质量，即提高薄膜沉积均匀性。

需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (17)

1.一种薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，包括：

加热板，包括相背设置的第一表面和第二表面；

主支撑板，位于所述第二表面一侧，用于支撑所述加热板；在第一方向上，所述主支撑板具有相对的第一端部和第二端部，所述第一方向平行于所述加热板和载板相接触的平面；

辅支撑板，位于所述第一端部和所述第二端部，且位于所述加热板和所述主支撑板之间。

2.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述支撑机构还包括：

支撑柱，位于所述主支撑板背离所述加热板一侧；所述支撑柱沿第二方向延伸，所述第二方向垂直于所述第一方向。

3.根据权利要求2所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，还包括：

压板，位于所述主支撑板和所述加热板之间，用于将所述主支撑板压紧固定于所述支撑柱表面。

4.根据权利要求3所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，

在所述第二方向上，所述压板的厚度大于所述辅支撑板的厚度，所述压板背离所述主支撑板一侧与所述加热板的第二表面抵顶，所述辅支撑板背离所述主支撑板一侧与所述加热板的第二表面之间具有间隙。

5.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述主支撑板包括沿所述第一方向排列的第一主板和第二主板。

6.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述辅支撑板包括沿第三方向排列的第一辅板和第二辅板。

7.根据权利要求3所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述压板包括沿第三方向排列的第一压块和第二压块。

8.根据权利要求6或7所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述第三方向垂直于所述第一方向，且垂直于第二方向。

9.根据权利要求7所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述第一压块和所述第二压块均位于第一主板和第二主板的相交处。

10.根据权利要求3或4所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述压板由金属材料制成，所述主支撑板和所述辅支撑板由陶瓷制成，所述支撑柱由耐高温材料制成。

11.根据权利要求2所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述支撑机构还包括：

升降机构，与所述支撑柱固定相连；

电机，与所述升降机构固定相连，用于驱动所述升降机构沿所述第二方向移动，以带动所述支撑柱沿所述第二方向移动。

12.根据权利要求11所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述升降机构和所述支撑柱之间设有支撑环、固定座和连接板；所述支撑柱的外壁面沿周向设有环形凹槽，所述支撑环嵌入所述环形凹槽内；所述固定座固定连接于所述支撑环面对所述加热板的一侧；所述连接板一端与所述固定座固定连接，另一端与所述升降机构固定连接。

13.根据权利要求2所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述支撑柱外套设有沿所述第二方向延伸的抱紧套，用于限制所述支撑柱在其周向的移动。

14.根据权利要求13所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述抱紧套位于所述支撑柱和固定座之间，且和所述固定座固定连接。

15.根据权利要求14所述的薄膜沉积装置的支撑机构，其特征在于，所述抱紧套包括第一套体和第二套体，所述第一套体和所述固定座固定相连，所述第一套体和所述第二套体均设有用于容纳所述支撑柱的弧形凹槽，所述第一套体和所述第二套体通过第一螺钉固定，以将所述支撑柱抱紧。

16.一种薄膜沉积装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-15中任一项所述的支撑机构；

主体，所述主体内具有反应腔，所述加热板、所述主支撑板和所述辅支撑板位于所述反应腔内；

载板，用于盛放待处理物；所述载板位于所述反应腔内，且位于所述加热板背离所述主支撑板的一侧。

17.根据权利要求16所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述反应腔的边长至少为2米。

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