本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
銦錫氧化物(ito)，是一種n型半導(dǎo)體，帶隙介于3.5和4.3ev之間，最大載流子濃度可達(dá)1021cm-3數(shù)量級(jí)，因此ito膜對(duì)于可見光和近紅外光是透明的。由于ito膜具有高的可見光透過率、高的紅外光反射率、極好的電導(dǎo)性和對(duì)襯底的粘附性，它已經(jīng)在眾多領(lǐng)域如光電子器件、光伏電池、液晶顯示屏、傳感器、生物器件、平板展示器件和熱反射鏡中被用作透明電極。
透明導(dǎo)電ito薄膜可以用許多方法制備，由于在高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池制備過程中，需要低溫工藝和小的離子轟擊，并且導(dǎo)電薄膜ito要求低的電阻率和高的光學(xué)透過率，因此用常規(guī)方法很難滿足要求。薄膜沉積技術(shù)是泛半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域廣泛采用的一項(xiàng)技術(shù)，如絕緣層和金屬化導(dǎo)電層即是通過薄膜沉積技術(shù)獲得。物理氣相沉積裝置是實(shí)現(xiàn)薄膜沉積技術(shù)的常用設(shè)備，其通過蒸發(fā)、離子束、濺射等手段獲得薄膜。其中，濺射法沉積速率快，而且獲得的薄膜致密性好、純度高等特點(diǎn)，被業(yè)內(nèi)普遍采用。但是現(xiàn)有的濺射法沉積ito薄膜系統(tǒng)將基片的升溫、沉積、冷卻均在一個(gè)腔室內(nèi)完成，往往效率不高，且膜層沉積不均勻，設(shè)備維護(hù)比較麻煩。且現(xiàn)有技術(shù)并沒有考慮ito薄膜沉積后冷卻溫度對(duì)于膜層的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)，采用流水線式的制備系統(tǒng)，使得成膜效率大大提高，且成膜均勻質(zhì)量高。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)，在成膜和冷卻步驟進(jìn)行控制，有效提高了成膜質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了以下技術(shù)方案：
一種能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)，包括：
預(yù)熱腔，其將基片預(yù)熱至一定溫度，所述預(yù)熱腔的頂面和底面上分別設(shè)置有加熱器，所述預(yù)熱腔的兩側(cè)壁上設(shè)置有第一滾軸；
沉積腔，其連接于所述預(yù)熱腔，等離子體產(chǎn)生于所述沉積腔內(nèi)；所述沉積腔的底面內(nèi)設(shè)置有第一加熱板，所述沉積腔的兩側(cè)壁上設(shè)置有ito靶材和磁體，所述ito靶材的濺射面兩兩相對(duì)，所述磁體位于所述ito靶材的后部，且所述兩側(cè)壁上的磁體的磁力相反，以在所述兩側(cè)壁間形成磁場(chǎng)；所述ito靶材的前端設(shè)置有可開合的擋板；所述沉積腔的兩側(cè)壁上均勻開設(shè)有通氣孔，且所述兩側(cè)壁上的通氣孔交錯(cuò)設(shè)置，以向所述沉積腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體；所述沉積腔的兩側(cè)壁上設(shè)置有第二滾軸，所述第二滾軸位于所述ito靶材的下方，并與所述第一滾軸的高度齊平，且所述第二滾軸為可伸縮設(shè)置；所述沉積腔的下表面上均勻設(shè)置有若干支柱，所述支柱可上下運(yùn)動(dòng)；
冷卻腔，其連接于所述沉積腔，所述冷卻腔的底面上設(shè)置有第二加熱板，所述第二加熱板將所述冷卻腔的初始溫度加熱至與基板在所述沉積腔內(nèi)沉積時(shí)的溫度相同，并在所述基板進(jìn)入冷卻腔后停止加熱；所述冷卻腔的兩側(cè)壁上設(shè)置有第三滾軸，所述第三滾軸的高度與所述第一滾軸和第二滾軸齊平；
成品腔，其連接于所述冷卻腔，所述成品腔內(nèi)設(shè)置有多個(gè)格柵，以將所述成品腔均勻分隔為多個(gè)隔室；
真空泵，其與所述預(yù)熱腔、沉積腔和冷卻腔分別連接，以控制所述各個(gè)腔室的真空度；
控制面板，其與所述預(yù)熱腔、沉積腔、冷卻腔和真空泵分別連接，以對(duì)各個(gè)腔室內(nèi)的部件和真空泵進(jìn)行控制。
優(yōu)選的是，所述的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)中，還包括：
溫度傳感器，其受控于所述控制面板，并分別設(shè)置于所述預(yù)熱腔、沉積腔和冷卻腔的側(cè)壁上。
優(yōu)選的是，所述的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)中，所述第二滾軸位于所述等離子體的區(qū)域外。
優(yōu)選的是，所述的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)中，所述擋板的可開合方式具體為：
所述擋板由至少3片萼片以可開合的方式交錯(cuò)連接構(gòu)成，且所述擋板在打開時(shí)，所述萼片形成一平面并與所述沉積腔的側(cè)壁平行，所述擋板在閉合時(shí)，所述萼片形成一閉合罩體，將所述ito靶材包裹在所述閉合罩體內(nèi)部。
優(yōu)選的是，所述的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)中，所述成品腔的底部設(shè)置有伸縮臺(tái)，所述伸縮臺(tái)在完全伸展時(shí)使所述成品腔的最下端的隔室與所述冷卻腔的出口平齊，所述伸縮臺(tái)在完全收縮時(shí)使所述成品腔的最上端的隔室與所述冷卻腔的出口平齊。
優(yōu)選的是，所述的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)中，所述伸縮臺(tái)上設(shè)置有重力傳感器，所述重力傳感器與所述控制面板通訊連接，所述重力傳感器在感測(cè)到所述成品腔的重量加大時(shí)，向所述控制面板發(fā)送信號(hào)，所述控制面板控制所述伸縮臺(tái)向上伸展1個(gè)隔室的高度。
優(yōu)選的是，所述的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)中，所述伸縮臺(tái)上設(shè)置有與所述控制面板通訊連接的提示裝置，所述提示裝置在所述伸縮臺(tái)完全伸展后向所述控制面板發(fā)出提示。
本發(fā)明至少包括以下有益效果：
本發(fā)明的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)通過由預(yù)熱腔、沉積腔、冷卻腔、成品腔以及真空泵控制面板組成的制備ito薄膜的系統(tǒng)，將在基板上制備ito薄膜的工序分解在幾個(gè)腔室內(nèi)完成，使得成膜效率大大提高，即提高了設(shè)備的生產(chǎn)率。
通過將基板鍍膜前在預(yù)熱腔內(nèi)預(yù)熱至一定的溫度，使得基板在沉積腔內(nèi)的時(shí)間有效的減少，進(jìn)而提高沉積腔的工作效率，同時(shí)減少了基板在沉積腔內(nèi)的停留時(shí)間，因而可在成膜后立即將基板輸送至冷卻腔內(nèi)進(jìn)行冷卻，避免沉積腔內(nèi)的殘余靶材沉積在基板上，影響成膜的質(zhì)量。
通過在沉積腔內(nèi)設(shè)置可伸縮的第二滾軸和可上下運(yùn)動(dòng)的支柱，使得第二滾軸在將基板運(yùn)送到指定位置后，沉積腔下表面的支柱向上運(yùn)動(dòng)，從而將基板支離第二滾軸，第二滾輪向沉積腔兩側(cè)收縮，不與基板的邊緣接觸，而后支柱向下運(yùn)動(dòng)，將基板放置于沉積腔的底面上，以利于基板經(jīng)由沉積腔的底面加熱至指定溫度后，進(jìn)行ito薄膜沉積，通過設(shè)置多個(gè)支柱，能夠保證基板各個(gè)點(diǎn)受力相對(duì)均勻，從而避免基板受力不均引起的破碎，且由于支柱截面積遠(yuǎn)小于支柱，因而有效減少了基板與支撐物體的接觸面積，進(jìn)而減少了基板上污物的附著，即提高了成品質(zhì)量。
通過在ito靶材的前端設(shè)置可開合的擋板，可以對(duì)于使用的靶材數(shù)量進(jìn)行控制，將不需要使用的靶材利用擋板擋住，以避免等離子體轟擊靶材。同時(shí)，通過設(shè)置通氣孔在兩側(cè)壁交錯(cuò)排列，使得反應(yīng)氣體進(jìn)入腔室內(nèi)更加均勻，從而利于膜層沉積的厚度均勻。
通過在冷卻腔的底部設(shè)置加熱板，并保證加熱板將冷卻腔的初始溫度加熱至與基板在沉積腔內(nèi)沉積時(shí)的溫度相同，使得膜層沉積后的基片進(jìn)入冷卻腔時(shí)，與沉積腔內(nèi)沒有溫差，進(jìn)而避免了溫差過大引起膜層質(zhì)量下降。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
如圖1所示，一種能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)，包括：預(yù)熱腔1，其將基片預(yù)熱至一定溫度，所述預(yù)熱腔1的頂面和底面上分別設(shè)置有加熱器，所述預(yù)熱腔1的兩側(cè)壁上設(shè)置有第一滾軸；沉積腔2，其連接于所述預(yù)熱腔1，等離子體產(chǎn)生于所述沉積腔2內(nèi)；所述沉積腔2的底面內(nèi)設(shè)置有加熱板，所述沉積腔的兩側(cè)壁上設(shè)置有ito靶材和磁體，所述ito靶材的濺射面兩兩相對(duì)，所述磁體位于所述ito靶材的后部，且所述兩側(cè)壁上的磁體的磁力相反，以在所述兩側(cè)壁間形成磁場(chǎng)；所述ito靶材的前端設(shè)置有可開合的擋板；所述沉積腔2的兩側(cè)壁上均勻開設(shè)有通氣孔，且所述兩側(cè)壁上的通氣孔交錯(cuò)設(shè)置，以向所述沉積腔2內(nèi)通入反應(yīng)氣體；所述沉積腔2的兩側(cè)壁上設(shè)置有第二滾軸，所述第二滾軸位于所述ito靶材的下方，并與所述第一滾軸的高度齊平，且所述第二滾軸為可伸縮設(shè)置；所述沉積腔2的下表面上均勻設(shè)置有若干支柱4，所述支柱4可上下運(yùn)動(dòng)；冷卻腔5，其連接于所述沉積腔2，所述冷卻腔5的底面上設(shè)置有第二加熱板3，所述第二加熱板3將所述冷卻腔5的初始溫度加熱至與基板在所述沉積腔2內(nèi)沉積時(shí)的溫度相同，并在所述基板進(jìn)入冷卻腔5后停止加熱；所述冷卻腔5的兩側(cè)壁上設(shè)置有第三滾軸，所述第三滾軸的高度與所述第一滾軸和第二滾軸齊平；成品腔6，其連接于所述冷卻腔5，所述成品腔6內(nèi)設(shè)置有多個(gè)格柵7，以將所述成品腔6均勻分隔為多個(gè)隔室；真空泵8，其與所述預(yù)熱腔1、沉積腔2和冷卻腔5分別連接，以控制所述各個(gè)腔室的真空度；控制面板9，其與所述預(yù)熱腔1、沉積腔2、冷卻腔5和真空泵8分別連接，以對(duì)各個(gè)腔室內(nèi)的部件和真空泵8進(jìn)行控制。
在上述方案中，通過設(shè)置與預(yù)熱腔、沉積腔和冷卻腔分別連接的真空泵，能夠保證基板在真空的環(huán)境下進(jìn)行預(yù)熱和冷卻，從而保證了基板表面的清潔度，利于提高成膜的質(zhì)量，通過將沉積腔進(jìn)行真空處理，能夠保證沉積腔內(nèi)除反應(yīng)氣體和靶材外無其他雜質(zhì)，從而進(jìn)一步的提高了ito薄膜的質(zhì)量。通過在成品腔內(nèi)設(shè)置多個(gè)格柵，使得成品腔內(nèi)可以放置多個(gè)成品基板，提高了系統(tǒng)使用的便利性。通過設(shè)置與各個(gè)腔室和器件連接的控制面板，提高了系統(tǒng)使用的便捷性。在上述的能夠提高成膜質(zhì)量的磁控濺射制備ito薄膜的系統(tǒng)中，反應(yīng)氣體由輸氣板上的多個(gè)進(jìn)氣口進(jìn)入輸氣板，然后經(jīng)由輸氣板下方的通孔通入腔室內(nèi)，被電離產(chǎn)生等離子體，轟擊ito靶材的表面，被轟擊下來的ito靶材沉積在基板的表面形成ito薄膜，通過在ito靶材后設(shè)置磁體，借由磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，等離子體在磁場(chǎng)的洛侖茲力作用下，被緊緊地約束在兩個(gè)靶材之間，從而實(shí)現(xiàn)高速濺射。通過設(shè)置反應(yīng)氣體由輸氣板下方的若干通孔噴出使得反應(yīng)氣體在基板表面分布更加均勻，即等離子體分布更加均勻，進(jìn)而提高了成膜的均勻性。通過在冷卻腔的底板上設(shè)置加熱板，使得加熱板有效控制所述冷卻腔內(nèi)的溫度，避免基板在進(jìn)入冷卻腔進(jìn)行冷卻時(shí)，與沉積腔內(nèi)溫差過大，從而影響了成膜質(zhì)量。
一個(gè)優(yōu)選方案中，還包括：溫度傳感器，其受控于所述控制面板9，并分別設(shè)置于所述預(yù)熱腔1、沉積腔2和冷卻腔5的側(cè)壁上。
在上述方案中，通過在預(yù)熱腔、沉積腔和冷卻腔的側(cè)壁上設(shè)置溫度傳感器，能夠準(zhǔn)確的了解腔室內(nèi)的溫度，進(jìn)而根據(jù)需要利用控制面板對(duì)各腔室內(nèi)的溫度進(jìn)行控制。
一個(gè)優(yōu)選方案中，所述第二滾軸位于所述等離子體的區(qū)域外。
在上述方案中，通過限制第二滾軸位于所述等離子體的區(qū)域外，能夠避免ito靶材沉積于第二滾軸上，即有效控制了ito靶材的沉積面積，避免了靶材浪費(fèi)，節(jié)約了成本。
一個(gè)優(yōu)選方案中，所述擋板的可開合方式具體為：所述擋板由至少3片萼片以可開合的方式交錯(cuò)連接構(gòu)成，且所述擋板在打開時(shí)，所述萼片形成一平面并與所述沉積腔的側(cè)壁平行，所述擋板在閉合時(shí)，所述萼片形成一閉合罩體，將所述ito靶材包裹在所述閉合罩體內(nèi)部。
在上述方案中，通過將擋板設(shè)置為由至少3片萼片交錯(cuò)連接，使得擋板在閉合時(shí)，由于萼片間的交錯(cuò)，使得擋板組成的罩體能夠空間密閉，避免不需要使用ito靶材受到轟擊，同時(shí)，當(dāng)擋板打開時(shí)，由于萼片間保持平行，因而不會(huì)阻擋靶材露出擋板，利于ito靶材的應(yīng)用。
一個(gè)優(yōu)選方案中，所述進(jìn)氣口的前端設(shè)置有擋板，以在所述進(jìn)氣口前形成一個(gè)儲(chǔ)氣腔室，所述擋板的中部開口，以將所述儲(chǔ)氣腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體通入所述輸氣板12。
在上述方案中，通過在進(jìn)氣口前設(shè)置擋板，形成儲(chǔ)氣腔室，使得進(jìn)入輸氣板的反應(yīng)氣體先進(jìn)入儲(chǔ)氣腔室內(nèi)，從而使得反應(yīng)氣體的氣壓得到一定的穩(wěn)定，然后再通過擋板上的開口進(jìn)入輸氣板內(nèi)，使得進(jìn)入輸氣板的反應(yīng)氣體氣壓穩(wěn)定且氣流緩和，以利于各個(gè)通孔中出氣的均勻性，從而使得進(jìn)入沉積腔的氣體均勻，利于成膜更加均勻。
一個(gè)優(yōu)選方案中，所述成品腔6的底部設(shè)置有伸縮臺(tái)10，所述伸縮臺(tái)10在完全伸展時(shí)使所述成品腔6的最下端的隔室與所述冷卻腔6的出口平齊，所述伸縮臺(tái)10在完全收縮時(shí)使所述成品腔6的最上端的隔室與所述冷卻腔6的出口平齊。
在上述方案中，通過在成品腔的底部設(shè)置伸縮臺(tái)，使得成品腔能夠上下移動(dòng)，以便于由冷卻腔出來的基板放置于成品腔內(nèi)的不同隔室內(nèi)，方便了成品的收納。
一個(gè)優(yōu)選方案中，所述伸縮臺(tái)10上設(shè)置有重力傳感器11，所述重力傳感器11與所述控制面板9通訊連接，所述重力傳感器11在感測(cè)到所述成品腔6的重量加大時(shí)，向所述控制面板9發(fā)送信號(hào)，所述控制面板9控制所述伸縮臺(tái)10向上伸展1個(gè)隔室的高度。
在上述方案中，通過在伸縮臺(tái)上設(shè)置重力傳感器，能夠借由重力傳感器向控制面板發(fā)送信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)每在一個(gè)隔室內(nèi)放置一個(gè)基板后，伸縮臺(tái)向上伸展一個(gè)隔室的高度，以便后續(xù)由冷卻腔出來的基板放置于所述隔室下方的隔室內(nèi)。
一個(gè)優(yōu)選方案中，所述伸縮臺(tái)10上設(shè)置有與所述控制面板9通訊連接的提示裝置，所述提示裝置在所述伸縮臺(tái)10完全伸展后向所述控制面板9發(fā)出提示。
在上述方案中，通過設(shè)置提示裝置，能在一個(gè)成品腔裝滿后向控制面板發(fā)出提示，以便于用戶及時(shí)更換新的成品腔用于盛放基板。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。