CN202246855U

CN202246855U - 氧化锌薄膜沉积设备

Info

Publication number: CN202246855U
Application number: CN2011203467027U
Authority: CN
Inventors: 李一成; 陈亮; 汪宇澄; 许国青
Original assignee: Ideal Energy Equipment Shanghai Ltd
Current assignee: Ideal Yao Rui (Zhejiang) Energy Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-09-16

Abstract

本实用新型公开了一种ZnO薄膜沉积设备，其包含反应腔，所述反应腔包含设置在其顶部的喷淋头，和设置在其底部的、且用于放置基板的基板加热底座；所述基板加热底座与喷淋头相对设置；所述反应腔的上壁与喷淋头之间的区域形成反应气体混合区；所述喷淋头与基板加热底座之间的区域形成薄膜沉积区；所述ZnO薄膜沉积设备还包含一设置在喷淋头内部的温度调节器，其用于控制流过喷淋头的反应气体的温度不低于15°C且不高于25°C。本实用新型通过控制喷淋头内的反应气体的温度，从而可有效降低反应气体在喷淋头内的损耗，提高到达基板表面的反应气体的总流量，进而提高基板表面ZnO薄膜的沉积速率。

Description

氧化锌薄膜沉积设备

技术领域

本实用新型涉及一种透明导电氧化物（Transparent Conductive Oxide，TCO）薄膜沉积设备，尤其涉及一种氧化锌（ZnO）薄膜沉积设备。

背景技术

现有技术中的氧化锌（ZnO）薄膜沉积设备如图1所示，其包含反应腔11，所述反应腔11内包含设置在该反应腔11顶部的喷淋头12，设置在该反应腔11底部的用于放置基板14的基板加热底座13，且所述基板加热底座13与所述喷淋头12相对设置。所述反应腔11的上壁与喷淋头12之间的区域形成反应气体混合区15；所述喷淋头12与基板加热底座13之间的区域形成薄膜沉积区16。

用于进行薄膜沉积的反应气体，包括二乙基锌（DEZ）气体和水蒸气被输送至反应腔11的反应气体混合区15内进行混合，混合后的反应气体经由喷淋头12进入薄膜沉积区16，即此时所述DEZ气体和水蒸气的混合气体流过喷淋头12，喷向设置在基板加热底座13上的基板14。所述DEZ气体和水蒸气的混合气体在所述基板14表面发生反应，并在所述基板14的表面沉积一层ZnO透明导电薄膜。

然而，上述现有技术的ZnO薄膜沉积设备在实际生产使用过程中，会产生以下问题。由于所述喷淋头12与基板加热底座13相对设置，因此喷淋头12会受到所述基板加热底座13的影响而使得所述喷淋头12温度升高，喷淋头12具有较高的温度将使得与其接触或流经所述喷淋头的反应气体温度升高，较高的反应气体温度增大了反应气体的活性，使得一部分DEZ气体和一部分水蒸气会在喷淋头12上发生反应，并在喷淋头12上沉积形成ZnO薄膜。如此，不仅需要对喷淋头12进行清洗，提高人力物力成本；并且由于反应气体在喷淋头上发生了反应，消耗了一部分的反应气体（DEZ气体和水蒸气），从而相应地减少了到达基板14表面的反应气体的总量，降低了ZnO在基板14上的沉积速率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种ZnO薄膜沉积设备，所述设备可以有效地提高基板表面ZnO薄膜的沉积速率。

为达上述目的，本实用新型提供一种ZnO薄膜沉积设备，其包含反应腔，所述反应腔包含设置在该反应腔顶部的喷淋头，和设置在该反应腔底部的、且用于放置基板的基板加热底座；所述基板加热底座与所述喷淋头相对设置；所述反应腔的上壁与所述喷淋头之间的区域形成反应气体混合区；所述喷淋头与基板加热底座之间的区域形成薄膜沉积区；特点是，所述ZnO薄膜沉积设备还包含一设置在喷淋头内部的温度调节器，所述温度调节器用于控制流过所述喷淋头的反应气体的温度不低于15°C且不高于25°C。

所述温度调节器包含一冷却机构，所述冷却机构用于冷却所述喷淋头。

所述冷却机构包含设置在喷淋头内部的若干冷却液通道。

所述ZnO薄膜沉积设备还包括一个冷却控制器，所述每个冷却液通道与所述冷却控制器连接；所述冷却控制器用于控制流入冷却液通道中的冷却液的流量和温度。

所述冷却液通道盘绕设置在喷淋头内部。

所述温度调节器还包含一加热机构，所述加热机构用于加热所述喷淋头。

所述加热机构包含设置在喷淋头内部的加热装置；所述ZnO薄膜沉积设备还包括加热控制器；所述加热装置与所述加热控制器连接；所述加热控制器用于控制所述加热装置的加热温度。

所述加热装置为电热丝。

所述ZnO薄膜沉积设备还包含温度传感器，所述温度传感器监控流过所述喷淋头内的反应气体的温度，并将检测到的反应气体的温度信息实时传输至所述冷却控制器，所述冷却控制器根据所述检测到的反应气体的温度信息调整喷淋头内的反应气体的温度。

所述ZnO薄膜沉积设备还包含与所述反应腔相连接的排气装置，所述排气装置用于控制所述反应腔中的气压不低于0.3毫巴且不高于0.8毫巴。

本实用新型所述的ZnO薄膜沉积设备，可控制喷淋头内的反应气体的温度始终保持在15°C～25°C范围内。因此首先，喷淋头内部的DEZ气体和水蒸气混合后的反应气体不会因具有较高的温度而增大该反应气体的活性，也就不会在喷淋头内发生反应而沉积ZnO薄膜。再者，喷淋头内部的DEZ气体和水蒸气也不会因具有较低的温度而在喷淋头内凝结成液态，可有效减少反应气体在喷淋头内的损耗。最终使得到达基板表面的反应气体的总流量大大提高，进而有效提高基板表面ZnO薄膜的沉积速率。

附图说明

图1是现有技术中ZnO薄膜沉积设备的结构示意图；

图2是本实用新型中ZnO薄膜沉积设备的实施例一的结构示意图；

图3是本实用新型中ZnO薄膜沉积设备的实施例二的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图2～图3，详细说明本实用新型的具体实施方式。

请参阅图2，提供本实用新型所述的氧化锌（ZnO）薄膜沉积设备的一种实施例。所述ZnO薄膜沉积设备包含反应腔21，所述反应腔21包含设置在该反应腔21顶部的喷淋头22，和设置在该反应腔21底部的、且用于放置基板24的基板加热底座23；所述基板加热底座23与所述喷淋头22相对设置；所述反应腔21的上壁与所述喷淋头22之间的区域形成反应气体混合区25；所述喷淋头22与基板加热底座23之间的区域形成薄膜沉积区26；进一步，本实用新型的ZnO薄膜沉积设备还包含一设置在喷淋头22内部的温度调节器，该温度调节器包含一冷却机构，用以控制流过喷淋头22的DEZ气体和水蒸气混合后的反应气体的温度不受与该喷淋头22相对设置的基板加热底座23的影响，而始终处于不低于15°C且不高于25°C的温度范围内。保证流过喷淋头的反应气体不会因为具有较高的温度而发生反应，从而减少反应气体的损耗，有效提高ZnO薄膜的沉积速率；并且可保证流过喷淋头22的DEZ气体和水蒸气混合后的反应气体也不会因具有较低的温度而在喷淋头内凝结成液态，进一步减少反应气体在喷淋头内的损耗；最终使得到达基板表面的反应气体的总流量得到提高，进而加快基板表面ZnO薄膜的沉积速率。

所述冷却机构包含设置在喷淋头22内部的冷却液通道221。所述ZnO薄膜沉积设备还包含一个冷却控制器223。所述每个冷却液通道221均与所述冷却控制器223连接。通过向所述冷却液通道221内通入冷却液，并通过冷却控制器223控制流入冷却液通道221中的冷却液的流量和温度，从而可精确控制喷淋头22内的DEZ气体和水蒸气混合后的反应气体的温度不受基板加热底座23的影响，始终处于不低于15°C且不高于25°C的温度范围内。本实施例中，所述冷却液通道221盘绕设置在喷淋头22内部。

进一步，所述ZnO薄膜沉积设备还包含温度传感器（图中未示），所述温度传感器用以监控流过所述喷淋头22的反应气体的温度，并将检测到的反应气体的温度信息实时传输至所述冷却控制器223，所述冷却控制器223根据所述检测到的反应气体的温度信息，调整流过喷淋头22的反应气体的温度处于不低于15°C且不高于25°C的温度范围内。

所述ZnO薄膜沉积设备还包含与所述反应腔21相连接的排气装置，所述排气装置用于控制所述反应腔21中的气压不低于0.3mbar（毫巴）且不高于0.8mbar。

本实施例中，用于进行薄膜沉积的反应气体，包括DEZ气体和水蒸气被输送至反应腔21的反应气体混合区25内进行混合，混合后的反应气体经由喷淋头22进入薄膜沉积区26。此时，所述冷却控制器223通过控制喷淋头22内部的冷却液通道221内冷却液的流量和温度，从而控制喷淋头22的温度不低于15°C且不高于25°C。此时，由于流过喷淋头22的反应气体的温度不会受基板加热底座23的影响而升高，所述反应气体，包括DEZ气体和水蒸气不会因具有较高的温度而使得反应活性大大提高，因此反应气体不会先在喷淋头22表面反应并沉积ZnO薄膜；同时，所述反应气体也不会因具有较低的温度而在喷淋头内凝结成液态，可减少反应气体在喷淋头内的损耗；故反应气体能全部到达薄膜沉积区26内，并在被基板加热底座23加热至一定温度的基板24的表面反应，从而在所述基板24的表面沉积一层ZnO透明导电薄膜，有效提高基板24表面ZnO薄膜的沉积速率。进一步的，所述排气装置将所述反应腔21中的气压控制在不低于0.3mbar且不高于0.8mbar的范围之间，使得所述反应腔21中具有较大的反应气体浓度，且反应气体不会因压力太高而凝结，从而可以增加ZnO薄膜的沉积速率。

请参阅图3，在本实用新型的实施例二中，所述ZnO薄膜沉积设备与上述实施例一具有基本相同的结构。区别仅在于，本实施例中，所述ZnO薄膜沉积设备的温度调节器不仅包含冷却机构，还包含一加热机构，所述冷却机构与所述加热机构配合，控制流过喷淋头22的反应气体的温度保持在15°C～25°C之间，保证流过喷淋头的反应气体不会因为具有较高的温度而发生反应，从而减少反应气体的损耗，有效提高ZnO薄膜的沉积速率；并且可保证流过喷淋头22的DEZ气体和水蒸气混合后的反应气体也不会因具有较低的温度而在喷淋头内凝结成液态，进一步减少反应气体在喷淋头内的损耗；最终使得到达基板表面的反应气体的总流量得到提高，进而加快基板表面ZnO薄膜的沉积速率。

所述加热机构包含设置在喷淋头22内部的加热装置222，例如电热丝等。所述ZnO薄膜沉积设备还包含一个加热控制器224。所述加热装置222与所述加热控制器224连接。所述加热控制器224用于控制所述加热装置222的加热温度，当流过所述喷淋头22的反应气体温度过低时，所述加热装置222对所述反应气体进行加热，从而使得流过喷淋头22的反应气体的温度不会受冷却机构的影响而过低，导致一部分的反应气体在喷淋头22内凝结成液态，故可保证反应气体在喷淋头内部基本无消耗，提高到达薄膜沉积区26内的反应气体流量，进而有效提高基板24表面ZnO薄膜的沉积速率。

进一步，本实施例二中，所述ZnO薄膜沉积设备也设置有温度传感器（图中未示），所述温度传感器用以监控流过所述喷淋头22的反应气体的温度，并将检测到的反应气体的温度信息实时传输至所述冷却控制器223，所述冷却控制器223根据所述检测到的反应气体的温度信息，调整流过喷淋头22的反应气体的温度处于不低于15°C且不高于25°C的温度范围内。

本实施例中，用于进行薄膜沉积的反应气体，包括DEZ气体和水蒸气被输送至反应腔21的反应气体混合区25内进行混合，混合后的反应气体经由喷淋头22被喷洒进入薄膜沉积区26。此时，所述冷却控制器223通过控制喷淋头22内部的冷却液通道221内冷却液的流量和温度，以及所述加热控制器224通过控制加热装置222的加热温度，从而精确控制流过喷淋头22的反应气体的温度保持在15°C～25°C之间。此时，由于流过喷淋头22的反应气体的温度不会受基板加热底座23的影响而升高，所述反应气体不会因具有较高的温度而使得反应活性大大提高，因此反应气体不会先在喷淋头22表面反应并沉积ZnO薄膜；同时，由于流过喷淋头22的反应气体的温度不会受到冷却机构的影响而过低，所述反应气体不会因具有较低的温度而在喷淋头22内凝结成液态；因此可以全方位精确保证进入反应腔21内的反应气体混合区25内部的反应气体在混合后，能够全部通过喷淋头22被喷洒到薄膜沉积区26内，并在被基板加热底座23加热至一定温度的基板24表面反应，在所述基板24的表面沉积一层ZnO透明导电薄膜。本实用新型所述的ZnO薄膜沉积设备，能大大减少反应气体在喷淋头22内的损耗，有效提高基板24表面ZnO薄膜的沉积速率。进一步的，所述排气装置将所述反应腔21中的气压控制在不低于0.3mbar且不高于0.8mbar的范围之间，使得所述反应腔21中具有较大的反应气体浓度，且反应气体不会因压力太高而凝结，从而可以增加ZnO薄膜的沉积速率。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种ZnO薄膜沉积设备，其包含反应腔（21），所述反应腔（21）包含设置在该反应腔（21）顶部的喷淋头（22），和设置在该反应腔（21）底部的、且用于放置基板（24）的基板加热底座（23）；

所述基板加热底座（23）与所述喷淋头（22）相对设置；

所述反应腔（21）的上壁与所述喷淋头（22）之间的区域形成反应气体混合区（25）；

所述喷淋头（22）与基板加热底座（23）之间的区域形成薄膜沉积区（26）；

其特征在于，

所述ZnO薄膜沉积设备还包含一设置在喷淋头（22）内部的温度调节器，所述温度调节器用于控制流过所述喷淋头（22）的反应气体的温度不低于15°C且不高于25°C。

2.如权利要求1所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，所述温度调节器包含一冷却机构，所述冷却机构用于冷却所述喷淋头（22）。

3.如权利要求2所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，所述冷却机构包含设置在喷淋头（22）内部的冷却液通道（221）。

4.如权利要求3所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，所述ZnO薄膜沉积设备还包括一个冷却控制器（223），所述每个冷却液通道（221）与所述冷却控制器（223）连接；

所述冷却控制器（223）用于控制流入冷却液通道（221）中的冷却液的流量和温度。

5.如权利要求3所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，所述冷却液通道（221）盘绕设置在喷淋头（22）内部。

6.如权利要求2至5中任一项所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，所述温度调节器还包含一加热机构，所述加热机构用于加热所述喷淋头。

7.如权利要求6所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，

所述加热机构包含设置在喷淋头（22）内部的加热装置（222）；

所述ZnO薄膜沉积设备还包括加热控制器（224）；

所述加热装置（222）与所述加热控制器（224）连接；所述加热控制器（224）用于控制所述加热装置（222）的加热温度。

8.如权利要求7所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，所述加热装置（222）为电热丝。

9.如权利要求2至5中任一项所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，所述ZnO薄膜沉积设备还包含温度传感器，所述温度传感器监控流过所述喷淋头（22）内的反应气体的温度，并将检测到的反应气体的温度信息实时传输至所述冷却控制器（223），所述冷却控制器（223）根据所述检测到的反应气体的温度信息调整喷淋头（22）内的反应气体的温度。

10.如权利要求8所述ZnO薄膜沉积设备，其特征在于，所述ZnO薄膜沉积设备还包含与所述反应腔（21）相连接的排气装置，所述排气装置用于控制所述反应腔（21）中的气压不低于0.3毫巴且不高于0.8毫巴。