TWI433954B - 高速濺鍍裝置及方法 - Google Patents
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Description
本發明大體上係關於一種濺鍍裝置及方法,且更具體言之,係關於能夠實現不良熱導體之高速濺鍍之裝置及相關方法。
本申請案主張於2007年5月22日申請之美國臨時申請案第60/939,431號之權利,該案之全文以引用的方式併入本文中。
製造用於有成本效益之薄膜太陽能電池之硫族元素可包含沈積諸如硫、硒、碲之類的硫族元素。硫族元素係不良熱導體,因此其很難利用以往的方法以高速濺鍍,因為由不良熱導體製成之濺鍍靶容易熔化或在高濺鍍功率下失敗。
舉例而言,在硒之情形下,濺鍍靶在市場上有販售。硒濺鍍靶亦可在實驗室中被相當容易地製造,因為硒之217℃的熔點相對較低。然而,由於硒之低熱傳導性,市售或工廠製造之硒靶之濺鍍速度必須保持得很低。當濺鍍功率增加時,該硒靶會加熱並熔化。儘管此加熱與熔化在濺鍍模式下不見得會招致失敗,但是由於硒之熱蒸鍍速率在真空中變得非常高,甚至在接近其熔點的溫度時也是如此,因而使得來自該靶之熱蒸鍍通量逐漸增高,因此可能會產生嚴重的控制問題。
由於藉由以往方法之硫族元素濺鍍之該等困難點,硫族
元素通常是經由傳統的熱蒸鍍或利用包含氣體化合物之硫族元素之化學氣相沈積製造。
硫族元素之蒸鍍具有其自身的問題。舉例而言,硒蒸鍍多半會產生鏈或環,通常為5至8個或更多的硒原子,而正規的雙原子硒物種數量很少,且在任何可偵測的數量中,單原子硒可能根本不存在。此種硒物種之分佈意味著該所沈積之硒具有低的化學活性,因此使用其他成分形成硒化物之效率低。結果可能便需要比硒的量多出許多的大量其他成分才能形成所需的硒化物。舉例而言,為形成硒化銦銅,高出硒的銅及銦之量可達4倍之多。此種方法不僅浪費,而且由於經蒸發之硒的低反應性,其沈積速率緩慢且沈積時間長,因此該方法不適用於高速生產。
利用以往方法濺鍍諸如硒之低傳導性材料手有改良。如上所述,當以高功率濺鍍時,相對較厚之硒靶會熔化及/或龜裂。雖然從此相對較厚的靶所濺鍍的硒大部分係遠比熱蒸鍍形態之硒更具活性且更理想之原子或負離子形態,但淨濺鍍製程會明顯減慢以順應該靶之脆弱性。代替相對較厚之硒靶,人們可使用較薄之硒靶。在此等較薄靶被消耗之前,可對其施加高濺鍍功率。但此等較薄靶對於高速生產仍然不令人滿意。舉例而言,即使在結晶方位之最佳情形下,薄的硒靶必須僅為約0.0025"厚才能具有相同的表面溫度,如此才能比照通常尺寸之已有效冷卻之0.25"厚的銅靶在10 kW下濺鍍。
總言之,需要研發能夠以高速沈積諸如硫族元素之不良
熱導體之方法及裝置。
在一實施例中,本發明提供一濺鍍靶單元,其包括一經組態用於包含一靶材料之室;一具有一進口與一出口之歧管,其中該歧管之進口與該室流體連接;一或多個經組態用於蒸發該室中之靶材料並使該靶材料在該歧管中維持該蒸發形態之加熱器;及一具有一表面之靶支撐體,其中該單元經組態用以在一第一狀態(該靶支撐體之表面經由該歧管與該室流體連接之狀態)與一第二狀態(該靶支撐體之表面不經由該歧管與該室流體連接之狀態)之間切換。
在另一實施例中,本發明提供一種濺鍍方法,其包括使處於一第一位置之一靶支撐體之一表面曝露於一靶材料流,其中該曝露使得該靶材料在該靶支撐體之表面上凝結,並將該凝結的靶材料從處於該第二狀態之該靶支撐體之表面濺鍍至一基板,其中處於該第二狀態之該靶支撐體之表面未曝露於該靶材料流。
在又一實施例中,本發明提供一濺鍍靶單元,其包括一具有一表面之靶支撐體、一用於蒸發一靶材料之構件、一用於引導該經蒸發的靶材料至處於一第一位置之該靶支撐體之表面之構件,及一用於當該靶支撐體處於一第二位置時自該表面濺鍍該靶材料而使得自該表面濺鍍之靶材料未曝露於該經蒸發的靶材料流之構件。
且在再一實施例中,本發明提供一種濺鍍方法,其包括在一濺鍍裝置之一真空外罩內部之一靶支撐體上沈積一靶
材料;及在該濺鍍裝置之該真空外罩內部之一基板上自該靶支撐體濺鍍該靶材料。
除非另有指定,「一」意指一個或多個。
以引用的方式全部併入本文中之該等以下專利文件有助於對本發明之理解:1)美國專利第6,231,732號;2)美國專利第6,365,010號;3)美國專利第6,488,824號;4)美國專利第6,974,976號;5)美國專利申請案第2004/0063320號。
本發明研發一種能夠實現良好熱導體及不良熱導體之高速濺鍍之濺鍍裝置及一種相關的濺鍍方法。本發明可用於濺鍍在熱傳導率小於400 W/(m×K)(例如小於100 W/(m×K),舉例而言,小於10 W/(m×K)包含0.1至10 W/(m×K),例如0.2至4 W/(m×K))時具有300 K(Kelvin)的熱傳導性之材料。在一些實施例中,該裝置可用於濺鍍硫族元素,諸如硫(約0.205 W/(m×K)時為300 K熱傳導性)、硒(約0.519 W/(m×K)時為300 K熱傳導性)或碲(約1.97-3.38 W/(m×K)時為300 K熱傳導性)。
一般而言,該濺鍍方法包含在位於一濺鍍裝置之一真空外罩內部之一靶支撐體上沈積一靶材料(亦即,在靶支撐體上原位形成該靶材料,而非將預先形成的濺鍍靶放置至該濺鍍裝置之該真空外罩中)。藉由蒸鍍(evaporation)或其
他適當的沈積方法,可沈積該靶材料。應注意,沈積該靶材料之步驟包括刻意在該靶支撐體上沈積來自不同的靶材料來源或貯槽的該靶材料,而非自然地將濺鍍下來的靶材料再重新沈積回該靶支撐體上。該方法亦包含自該靶支撐體濺鍍該靶材料於該濺鍍裝置之該真空外罩內部之一基板上,以在該基板上形成一薄膜。在一較佳實施例中,該濺鍍方法包括:首先蒸發一靶材料,其可以係一不良熱導體,然後在一靶支撐體之一表面(其可以係平面或曲面)上凝結該經蒸發的靶材料,以形成一包括該靶材料之濺鍍靶。該方法亦包括將該靶材料從該靶支撐體之該表面濺鍍至一基板。
在一些實施例中,該靶材料之蒸發可在一濺鍍裝置之一真空外罩內執行。在另一些其他實施例中,該靶材料可在一濺鍍裝置之一真空外罩外部被蒸發並通過該真空外罩內部之一歧管而進給。
該靶材料之蒸鍍可包括使其於該濺鍍裝置之該真空外罩內部曝露於低壓(真空)。該靶材料之蒸鍍亦可藉由加熱該靶材料而製造。加熱該靶材料以使其蒸發的溫度,可低於在大氣壓力下之該靶材料之一沸點。
較佳為,當從該靶支撐體之表面濺鍍該靶材料時,不使該靶支撐體之表面曝露於該經蒸發的靶材料。舉例而言,這可藉由利用一相對於該經蒸發的靶材料而移動之靶支撐體實現。舉例而言,此一可移動式靶支撐體可於至少兩個位置之間移動:一第一位置,在該第一位置處該靶支撐體
之該表面面向該經蒸發的靶材料流;及一第二位置,在該第二位置處該靶支撐體之該表面背向該經蒸發的靶材料流。該靶支撐體之移動可包含旋轉及/或平移。舉例而言,在一些情形下,該可移動式靶支撐體可以是一旋轉靶支撐體,亦即,一可繞著固定軸旋轉之圓筒形靶支撐體。
藉由移動該經蒸發的靶材料之來源使其遠離該靶支撐體之該表面,或藉由利用例如閥來中斷流往該靶支撐體之該表面之該經蒸發的靶材料流,可在濺鍍期間防止該靶支撐體之該表面曝露於該經蒸發之靶材料流。
舉例而言,凝結於該靶支撐體之該表面上之該靶材料之厚度可藉由利用一閥或另一流量調節器來調節該經蒸發的靶材料流而予以控制。舉例而言,該經凝結的靶材料之厚度可控制為不超過該靶材料之有效的濺鍍厚度,其係該靶材料在特定濺鍍功率下不會熔化及/或龜裂之最大厚度。該有效的濺鍍厚度可取決於諸如熱傳導性、熔點及熱膨脹係數之類的特殊靶材料之物理特性以及所需的濺鍍功率。
由於該厚度控制,濺鍍便可以高濺鍍功率執行,該功率可為諸如3-12 kW之至少3 kW或至少5 kW或至少8 kW或至少10 kW。
該方法可補充薄靶,使其在沈積所需量的靶材料時不會熔化及/或龜裂。此補充可在濺鍍期間及/或濺鍍運轉之間連續或間歇地執行。舉例而言,該靶支撐體之表面之第一區域或部分可曝露於該經蒸發的靶材料流,而該經凝結的靶材料之濺鍍可從該靶支撐體之第二區域或部分執行。該
第二區域或部分不與該第一區域或部分同時被曝露於該經蒸發的靶材料流。該第一區域與該第二區域接著可互換對於該經蒸發的靶材料流之曝露,亦即,濺鍍可從該第一區域繼續進行,亦即現在不曝露於該經蒸發的靶材料流,而該經凝結的靶材料可在該第二區域上補充。
該方法亦可包含在該濺鍍期間監控自該靶支撐體之該表面之濺鍍發射。此監控可用於判定何時需要在該靶支撐體上補充該經凝結的靶材料。藉由監控一或多條與該靶材料關聯之發射線及/或一或多條與該靶支撐體之該表面之一材料關聯之發射線,可透過光學方式執行監控濺鍍發射。與該靶材料關聯之發射減少及/或根據與該靶支撐體之該表面之材料關聯之發射外觀可指示需要補充該靶支撐體之該表面上之靶材料。
該方法可用於任意類型之濺鍍,包含DC、AC及RF濺鍍。該方法較佳使用於磁電管濺鍍,包含DC、AC及RF濺鍍。
圖1及2圖解一濺鍍靶單元之一非限制性實施例,該濺鍍靶單元可用於執行上述過程。
圖1及2中之濺鍍靶單元100包含一可包含一所要濺鍍之靶材料15之室或容器4。該室或容器4與一歧管或分配器5之一進口為流體連接。該歧管或分配器5之一出口與一靶支撐體1之一外表面之一子區域為流體連接。加熱器6設置為與該室或容器4及該歧管或分配器5熱接觸。該等加熱器6可用於蒸發包含在該室或容器4中之該靶材料15,以及當
該靶材料經過該歧管或分配器5時使其維持蒸發狀態。該歧管或分配器5包含一閥或一流量調節器7,其控制流經該歧管或分配器5至該靶支撐體1之該經蒸發的靶材料之流量。該室或容器4及該歧管或分配器5形成該經蒸發的靶材料之來源。
該靶支撐體1相對於該歧管或分配器5而設置,以便在任何給定時間,其外表面之第一部分13與該歧管流體連接並面向該歧管,且因此可曝露於該經蒸發的靶材料15之流,而其外表面之第二部分14不與該歧管或分配器5流體連接且背向該歧管或分配器5,因此不被曝露於該經蒸發之靶材料15之流。如圖1所示,該靶支撐體1可為一圍繞垂直於圖1之平面之軸旋轉之圓筒形管,使得該靶支撐體1之外表面之不同部分可藉由繞其軸以面向該歧管或分配器5之旋轉而與該歧管或分配器5形成流體連接。該歧管或分配器5具有多個出口16,為該經蒸發的靶材料15提供流至該靶支撐體1之該表面之通道,如圖2所示。該歧管或分配器5較佳該等出口16之每一出口之通過該歧管或分配器5之該經蒸發之靶材料之路徑相同。此一特徵可讓該靶材料在該靶支撐體1之長度上均勻分佈。
通過該歧管或分配器5後,該經蒸發的靶材料可在面向該歧管或分配器5之該靶支撐體1之外表面之部分(例如,圖1中之部分13)上凝結。為促進該經蒸發的靶材料之凝結並因此防止該經蒸發的靶材料於濺鍍裝置之其他零件上凝結,該靶支撐體1可包含一用於冷卻其外表面之冷卻元
件。此種冷卻元件可包含一與該靶支撐體之外表面熱接觸之循環冷卻液體(例如水)。
凝結在該靶支撐體1之外表面上之靶材料可被用作濺鍍靶。為濺鍍該經凝結的靶材料,該靶支撐體1可繞著垂直於圖1之平面之軸而旋轉,使得其外表面之具有該經凝結的靶材料之該部分14處於「濺鍍」位置,該部分14背向該歧管5,因此未曝露於該經蒸發的靶材料15流。
該濺鍍靶單元100可用於任何類型的濺鍍,包含DC、AC及RF濺鍍。該濺鍍靶單元較佳使用於磁電管濺鍍,包含DC、AC及RF磁電管濺鍍。對於磁電管濺鍍,該濺鍍靶單元可包含一磁體組件2。該磁體組件2可相對於該靶支撐體1而設置,使得背向該歧管或分配器5之該靶支撐體1之外表面之部分14得以曝露於該組件2之磁場3。
該濺鍍靶單元100可以係任何類型之濺鍍裝置之零件。在一些情形下,該濺鍍靶單元100可包括該濺鍍裝置之唯一的濺鍍源。在另一些情形下,該濺鍍靶單元100可以係該濺鍍裝置之多個濺鍍源中之一者。舉例而言,在一些情形下,該濺鍍靶單元100可與一或多個先前技術之雙或三磁電管濺鍍系統之旋轉磁電管結合使用,其揭示於美國專利第6,488,824號(圖2C、3A-C、14-16)或美國專利第6,974,976號(圖9)中。
在一些實施例中,該整個濺鍍靶單元100可被收容於該濺鍍裝置之真空外罩內部,該真空外罩亦包含基板支撐體,對其上提供所要塗布之基板。而在另一些其他實施例
中,該室或容器4可設置於該濺鍍裝置之真空外罩外部,且該歧管或分配器5可用於使該真空外罩內部之該經蒸發的材料流入該靶支撐體1。
該室或容器4及該歧管或分配器5可由任何適當材料製造,只要其等係熱傳導性、耐真空且不會與該靶材料產生反應。
該靶支撐體1可包含相容於高功率濺鍍之任何適當材料。較佳地,該靶支撐體之外表面由一材料製成,該材料係當無意間在該靶支撐體之表面上濺鍍低係數的靶材料時,不會顯著干擾該濺鍍的靶材料之所需特性。舉例而言,當該靶材料係用於生產一薄膜光電池之硒化銦銅光電層之硒時,此種非干擾材料可以是鋁,因為混入鋁不會顯著增加該硒化銦銅之能帶隙。在一些實施例中,該非干擾材料可被引進作為該靶支撐體之外表面上之一層,而其餘的該靶支撐體則為不同的材料成分。在另一些其他實施例中,該非干擾材料可以係製造該整個靶支撐體之材料。
當該濺鍍靶單元100係一濺鍍裝置之一零件時,利用一發射控制單元200,可執行自該靶支撐體1之濺鍍發射量之監控。如圖2所示,該發射控制單元200可包含通量屏蔽管8、光學透明真空窗9、光纖電纜10及分光計11。該通量屏蔽管8及該光學透明真空窗9可利用光學饋通而置放在該濺鍍裝置之真空外罩中。該通量屏蔽管8及該光學透明真空窗9較佳為對應於該濺鍍靶單元100而設置於該濺鍍裝置中,以便該發射控制單元自該靶支撐體1之表面收集來自
濺鍍發射劇烈之區域之發射光。舉例而言,對於磁電管濺鍍,例如,區域係一由顯示於圖1中之磁體組件2產生之磁場3之區域。因此,如圖2所描述,該通量屏蔽管8及該光學透明真空窗9係定位於該磁場3之區域上方。
在一些實施例中,該分光計11可以是小型的,以配裝在該濺鍍裝置內部。在一些其他實施例中,該分光計11可以是外部分光計。利用該光纖電纜10,光線可通向該外部分光計。作為該分光計11之替代方案,該發射控制監控單元可包含針對重要的特定發射線具有窄帶通之干涉濾光片。此種重要發射線可以是該靶材料之特定重要發射線或該靶支撐體之表面之材料之特定重要發射線。雖然該干涉濾光片能提供該發射控制單元之較經濟的實作方法,但該發射控制單元中之該分光計可實現更多功能性。該發射控制監控單元200可與該閥7、負責該靶單元1之旋轉之馬達或另一機構及/或加熱器6功能性地連接,以便於例如觀察或偵測與該靶支撐體之表面之材料關聯之發射量時,當偵測到該靶支撐體上之該靶材料之厚度偏低時,可補充該靶支撐體上之該靶材料。該閥7、馬達及/或加熱器6可由操作員透過控制介面控制或由電腦或其他邏輯裝置或電路自動控制。
該濺鍍靶單元100可被用於各種應用。舉例而言,包含作為靶材料之硫族元素之濺鍍靶單元可被用於一濺鍍裝置中,該濺鍍裝置亦包含一包含金屬或金屬合金濺鍍靶之額外的濺鍍源以生產薄膜太陽能電池之金屬硫族元素光電
層。舉例而言,當該硫族元素係硒時,該金屬或金屬合金濺鍍靶可以係一銅銦合金靶,銅銦鎵合金靶或銅銦鋁合金靶及該製得的金屬硫族元素可以係硒化銦銅(CIS)、銅銦鎵硒(CIGS)或銅銦鋁硒。
雖然前述論及特定的較佳實施例,但應瞭解本發明並不因此而受限制。熟悉此技藝人士當知可對該等所揭示之實施例作各種修改,且該等修改應在本發明之範圍內。
此說明書中引用的所有該等公開案、專利申請案及專利之全文以引用的方式併入本文中。
1‧‧‧靶支撐體
2‧‧‧磁體組件
3‧‧‧磁場
4‧‧‧室或容器
5‧‧‧歧管或分配器
6‧‧‧加熱器
7‧‧‧閥或流量調節器
8‧‧‧通量屏蔽管
9‧‧‧光學透明真空窗
10‧‧‧光纖電纜
11‧‧‧分光計
13‧‧‧靶支撐體之外表面之第一部分
14‧‧‧靶支撐體之外表面之第二部分
15‧‧‧靶材料
16‧‧‧出口
100‧‧‧濺鍍靶單元
200‧‧‧發射控制單元
圖1係一根據該等實施例之一者之一濺鍍靶單元之俯視橫截面圖。
圖2係一沿圖1之A-A'線之該單元之側視橫截面圖;圖2中之視圖與圖1中之視圖垂直。
1‧‧‧靶支撐體
2‧‧‧磁體組件
3‧‧‧磁場
4‧‧‧室或容器
5‧‧‧歧管或分配器
6‧‧‧加熱器
7‧‧‧閥或流量調節器
13‧‧‧靶支撐體之外表面之第一部分
14‧‧‧靶支撐體之外表面之第二部分
15‧‧‧靶材料
100‧‧‧濺鍍靶單元
Claims (34)
- 一種濺鍍靶單元,其包括:(A)一室,其經組態用於包含一靶材料;(B)一歧管,其具有一進口及一出口,其中該歧管之該進口係與該室流體連接;(C)一或多個加熱器,其經組態用於蒸發該室中之該靶材料並使該靶材料在該歧管中維持該蒸發形態;及(D)一具有一表面之靶支撐體,其中該單元經組態用以切換於一第一狀態與一第二狀態之間,在該第一狀態中該靶支撐體之該表面經由該歧管與該室流體連接,在該第二狀態中該靶支撐體之該表面不經由該歧管與該室流體連接。
- 如請求項1之濺鍍靶單元,其中於該室中包含具有一低於10 W/(m×K)之熱傳導性之該靶材料。
- 如請求項2之濺鍍靶單元,其中該靶材料係一硫族元素。
- 如請求項3之濺鍍靶單元,其中該硫族元素係硫、硒或碲。
- 如請求項1之濺鍍靶單元,其中:該靶支撐體係一旋轉靶支撐體;及該旋轉靶之一旋轉係切換該靶之該表面相對於該歧管之該出口之一位置。
- 如請求項5之濺鍍靶單元,其中該靶支撐體係一圓筒形靶支撐體。
- 如請求項1之濺鍍靶單元,其進一步包括一冷卻元件,該冷卻元件經組態用以冷卻該靶支撐體之該表面。
- 如請求項7之濺鍍靶單元,其中該冷卻元件係一經組態用以循環一冷卻液體之冷卻系統。
- 如請求項1之濺鍍靶單元,進一步包括一磁體,該磁體經定位用以為當該單元處於該第二狀態時使該靶支撐體之該表面曝露於一磁場。
- 如請求項1之濺鍍靶單元,其中該歧管包括經組態用以調節一通過該歧管之該經蒸發的靶材料流之一閥或一調節器。
- 一種包括如請求項1之濺鍍靶單元之濺鍍裝置,其中處於該第二狀態之該濺鍍靶單元係用以自該靶支撐體之該表面將該靶材料濺鍍於一基板上。
- 如請求項11之濺鍍裝置,其進一步包括一額外濺鍍源,該額外濺鍍源經組態用以濺鍍一額外的材料於該基板上。
- 如請求項12之濺鍍裝置,其中該額外濺鍍源係一旋轉磁電管濺鍍源。
- 如請求項11之濺鍍裝置,其中該濺鍍靶單元進一步包括一發射控制子單元,該發射控制子單元經組態用以當該濺鍍靶單元處於該第二狀態時,監控自該靶支撐體之該表面之濺鍍發射。
- 如請求項14之濺鍍裝置,其中該發射控制子單元包括一通量屏蔽管、一光學透明真空窗、一光纖電纜及一光譜 分析器。
- 如請求項15之濺鍍裝置,其中該光譜分析器係一經組態用以偵測該靶支撐體之該表面之一材料之一或多條發射線之光譜線濾光片。
- 如請求項15之濺鍍裝置,其中該光譜分析器係一分光計。
- 一種濺鍍方法,其包括:將一處於一第一位置之一靶支撐體之表面曝露於一靶材料流,其中該曝露使得該靶材料在該靶支撐體之該表面上凝結;及自處於一第二位置之該靶支撐體之該表面將該經凝結的靶材料濺鍍至一基板,其中自該靶支撐體之該表面濺鍍的該靶材料未曝露於該經蒸發的靶材料流。
- 如請求項18之方法,其中該靶材料具有一不大於10 W/(m×K)之熱傳導性。
- 如請求項19之方法,其中該靶材料係一硫族元素。
- 如請求項20之方法,其中該硫族元素係硫、硒或碲。
- 如請求項18之方法,其進一步包括蒸發位於一室中之該靶材料以產生該靶材料流。
- 如請求項22之方法,其進一步包括將該靶支撐體之該表面從該第一位置移至該第二位置,在該第一位置處該靶支撐體之該表面曝露於該經蒸發的靶材料流,在該第二位置處該靶支撐體之該表面未暴露於該經蒸發的靶材料流。
- 如請求項23之方法,其中該移動步驟包括圍繞一軸旋轉該靶支撐體。
- 如請求項18之方法,其進一步包括控制該經凝結的靶材料於該表面上之一厚度。
- 如請求項25之方法,其中該控制包括調節該經蒸發的靶材料流。
- 如請求項18之方法,其中於該表面上之該經凝結的靶材料之該厚度係該靶材料之一有效濺鍍厚度。
- 如請求項18之方法,其中該濺鍍係使用一至少為3 kW之濺鍍功率之磁電管濺鍍。
- 如請求項18之方法,其進一步包括從一額外濺鍍源濺鍍一額外材料於該基板上。
- 如請求項29之方法,其中該額外濺鍍源係一磁電管濺鍍源。
- 如請求項18之方法,其進一步包括在該濺鍍期間監控一自該靶支撐體之濺鍍發射。
- 如請求項31之方法,其中該監控係以光學方式執行。
- 一種濺鍍靶單元,其包括:一靶支撐體,其具有一表面;一用於蒸發一靶材料之構件;一用於引導該經蒸發的靶材料至處於一第一位置之該靶支撐體之該表面之構件;及一用於當該靶支撐體處於一第二位置時自該表面濺鍍該靶材料而使得自該表面濺鍍的該靶材料未曝露於該經 蒸的發靶材料流之構件。
- 一種濺鍍方法,包括:在一濺鍍裝置之一真空外罩內部之一靶支撐體上沈積一靶材料;及自該靶支撐體濺鍍該靶材料於一在該濺鍍裝置之該真空外罩內部之基板上。
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US5474621A (en) * | 1994-09-19 | 1995-12-12 | Energy Conversion Devices, Inc. | Current collection system for photovoltaic cells |
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ES2202439T3 (es) * | 1995-04-25 | 2004-04-01 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Sistema de pulverizacion que utiliza un magnetron cilindrico rotativo alimentado electricamente utilizando corriente alterna. |
JP3048040B2 (ja) * | 1995-06-05 | 2000-06-05 | 矢崎総業株式会社 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
US6231732B1 (en) * | 1997-08-26 | 2001-05-15 | Scivac | Cylindrical carriage sputtering system |
US6488824B1 (en) * | 1998-11-06 | 2002-12-03 | Raycom Technologies, Inc. | Sputtering apparatus and process for high rate coatings |
WO2000028104A1 (en) * | 1998-11-06 | 2000-05-18 | Scivac | Sputtering apparatus and process for high rate coatings |
US6372538B1 (en) * | 2000-03-16 | 2002-04-16 | University Of Delaware | Fabrication of thin-film, flexible photovoltaic module |
US6635155B2 (en) * | 2000-10-20 | 2003-10-21 | Asahi Glass Company, Limited | Method for preparing an optical thin film |
US6635307B2 (en) * | 2001-12-12 | 2003-10-21 | Nanotek Instruments, Inc. | Manufacturing method for thin-film solar cells |
DE10239845C1 (de) * | 2002-08-29 | 2003-12-24 | Day4 Energy Inc | Elektrode für fotovoltaische Zellen, fotovoltaische Zelle und fotovoltaischer Modul |
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