專利名稱：濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濺鍍裝置與方法，且特別是涉及一種濺鍍含高蒸氣壓材料(high vapor pressure material)的鍍膜的裝置與方法。
背景技術(shù)：
真空濺鍍法具有產(chǎn)品高品質(zhì)及大面積的特性，因此已成為目前大尺寸太陽電池板最常采用的鍍膜制作工藝。但是，濺鍍過程中容易使得高蒸氣壓的成分逸散，且后續(xù)退火處理時也容易使高蒸氣壓的成分散失，造成薄膜成分各區(qū)域組成不均，進(jìn)而影響產(chǎn)品品質(zhì)。因此在美國專利US 7，632，701B2提到解決方法，是采用化學(xué)方式，額外增加硒化及硫化處理。該專利雖可針對高蒸氣成分通過擴(kuò)散以彌補(bǔ)制作工藝中的散失。然而，多一道步驟就多一道風(fēng)險(xiǎn)。以HONDA公司推出的大面積銅銦鎵硒(Copper indium gallium diselenide,CIGS)太陽電池為例，其是以H2Se氣體進(jìn)行硒化，但是H2Se本身具劇毒又易燃易爆，稍一不慎便釀成重大災(zāi)害，因此不利量產(chǎn)。此外，因?yàn)闉R鍍靶材中含有高蒸氣壓成分時，容易在濺鍍過程中因?yàn)闇囟纫蛩匾萆ⅰＶ率鼓さ某煞荼壤粶?zhǔn)確，在膜結(jié)晶結(jié)構(gòu)中形成空孔缺陷，從而造成材料性質(zhì)不佳，進(jìn)而影響產(chǎn)品品質(zhì)。以半導(dǎo)體銅制作工藝為例，美國專利公開號20090166181A1有提到一種藉低蒸氣壓材料搭配穩(wěn)定高蒸氣壓成分的化學(xué)方法，能避免高蒸氣壓成分的逸散。但是該專利所得到的銅鍍膜會有雜質(zhì)成分，而影響鍍膜品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，可制作出無雜相以及精確成分比例的含高蒸氣壓材料的鍍膜。本發(fā)明另提供一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，可省去外加的填補(bǔ)制作工藝(如硒化或硫化之類的制作工藝)。本發(fā)明提出一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，包括一腔體、安裝在腔體內(nèi)的一濺鍍槍、設(shè)置于濺鍍槍上的一復(fù)合靶材以及一基材承載臺，其中上述復(fù)合靶材包括一主靶材以及數(shù)個小錠，這些小錠的材料是一高蒸氣壓材料，其是指在1000°C的蒸氣壓大于 1 X 10-9torr的材料。而基材承載臺是相對上述復(fù)合靶材安裝在腔體內(nèi)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述裝置還包括一金屬網(wǎng)格，設(shè)置在基材承載臺與復(fù)合靶材之間。本發(fā)明另提出一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，包括提供一濺鍍設(shè)備，其內(nèi)部包括一復(fù)合靶材。然后，利用上述復(fù)合靶材進(jìn)行濺鍍，以在一基材上形成一鍍膜，之后對鍍膜進(jìn)行退火。上述復(fù)合靶材包括一主靶材以及數(shù)個小錠，這些小錠的材料是一高蒸氣壓材料，其是指在1000°c的蒸氣壓大于lX10_9torr的材料。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在利用上述復(fù)合靶材進(jìn)行濺鍍之前，更包括在上述復(fù)合靶材與一基材承載臺之間設(shè)置一金屬網(wǎng)格。
在本發(fā)明的各實(shí)施例中，上述高蒸氣壓材料是選自包括鎂(Mg)、鋅(Zn)、鋰(Li)、 錫(Sn)、硒(Se)、硫(S)及鋁(Al)等及其組合中的一種成分。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，上述復(fù)合靶材中的小錠是貼附在主靶材上。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，上述復(fù)合靶材中的小錠是鑲在主靶材中。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，上述金屬網(wǎng)格為平面結(jié)構(gòu)或具多個凸部的結(jié)構(gòu)，其中各凸部對應(yīng)于各小錠的位置向基材承載臺凸出?；谏鲜?，本發(fā)明的裝置與方法因?yàn)槟軠?zhǔn)確控制高蒸氣壓材料在鍍膜中的比例， 所以不需要另外增加一道填補(bǔ)制作工藝，也能制作出無雜相的含高蒸氣壓材料的鍍膜。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說明如下。


圖1顯示依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置的剖面示意圖；圖2A與圖2B分別顯示第一實(shí)施例的不同類型的復(fù)合靶材的立體示意圖；圖3A顯示依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置的剖面示意圖；圖3B是圖3A的金屬網(wǎng)格的上視圖；圖4A是第二實(shí)施例的另一變形例的裝置的剖面示意圖；圖4B是圖4A的金屬網(wǎng)格的立體圖；圖5是實(shí)驗(yàn)得到的組成份分析圖。主要元件符號說明100 腔體102 濺鍍槍104 復(fù)合靶材106 基材承載臺108 主靶材110:小錠112 基材300、400:金屬網(wǎng)格302,402 支架404:凸部
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所附附圖是用以詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，然而本發(fā)明可以許多不同形式來體現(xiàn)，不限于下列實(shí)施例。實(shí)際上提供這些實(shí)施例是為使本發(fā)明的揭露更詳盡且完整，以便將本發(fā)明的范疇完全傳達(dá)至所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者。在附圖中，為明確起見不按實(shí)際尺寸描繪各層以及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。在本文中，所謂的「高蒸氣壓 材料」是指在約1000°C的蒸氣壓大于lX10_9tOrr的材料。圖1顯示依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置的剖面示意圖。請參照圖1，第一實(shí)施例的裝置包括一腔體100、安裝在腔體100內(nèi)的一濺鍍槍102、設(shè)置于濺鍍槍102上的一復(fù)合靶材104以及一基材承載臺106。復(fù)合靶材104包括一主靶材108以及數(shù)個小錠(pellet) 110，這些小錠110的材料是高蒸氣壓材料， 譬如選自包括鎂(Mg)、鋅(Zn)、鋰(Li)、錫(Sn)、硒(Se)、硫(S)及鋁(Al)等及其組合中的一種成分。上述主靶材108的材料則根據(jù)所需鍍膜的成分而定；舉例來說，如果鍍膜的成分為銅銦鎵硒(Copper indium gallium diselenide，CIGS)，則主靶材108的材料可以是銅銦鎵硒或者銅銦鎵。而基材承載臺106是相對上述復(fù)合靶材104安裝在腔體100內(nèi)。在第一實(shí)施例中，復(fù)合靶材104中的小錠110是貼附在主靶材108上，如圖2A所示的立體圖。另外，復(fù)合靶材104中的小錠110也可鑲在主靶材108中，如圖2B所示的立體圖。至于小錠110的數(shù)量可依照所需鍍膜的成分而定；小錠110或主靶材108的形狀則可依照基材承載臺106上的基材112而定，例如基材112是硅晶片的話，主靶材108的形狀可以是圓形的，然本發(fā)明并不局限于此。圖3A顯示依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置的剖面示意圖，其中使用與第一實(shí)施例相同的元件符號來代表相同或類似的構(gòu)件。請參照圖3A，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的差異在于，還有一個設(shè)置在基材承載臺 106與復(fù)合靶材104之間的金屬網(wǎng)格(grid) 300。由于金屬網(wǎng)格300能讓帶電粒子不直接撞擊基材112，所以能減少帶電粒子轟擊基材112造成鍍膜的缺陷，進(jìn)而改善鍍膜的電性。 在此情形下，感應(yīng)電位會降低，連帶減緩復(fù)合靶材104的小錠110的耗損。在第二實(shí)施例中，這層金屬網(wǎng)格300可直接架在濺鍍槍102上，或者用像圖3A另外用支架302放在腔體100內(nèi)。金屬網(wǎng)格300可為平面結(jié)構(gòu)，其上視圖如圖3B所示。另外，第二實(shí)施例中的金屬網(wǎng)格也可有其他變形例，如圖4A所示，其中用支架402 放在腔體100內(nèi)的金屬網(wǎng)格400是具多個凸部404的結(jié)構(gòu)，其立體圖如圖4B所示。其中， 金屬網(wǎng)格400的各個凸部404譬如對應(yīng)于各個小錠110的位置向基材承載臺106凸出，如此可使濺鍍速率均一化。根據(jù)上述第一與第二實(shí)施例的裝置，本發(fā)明還提出一種濺鍍方法，是利用上述裝置進(jìn)行濺鍍，以在基材(如圖1、圖3A或圖4A的112)上形成一鍍膜后，再對所述鍍膜進(jìn)行退火。經(jīng)過以上制作工藝將能得到含有準(zhǔn)確比例的高蒸氣壓材料的鍍膜，以下列舉一實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證本發(fā)明的功效。實(shí)驗(yàn)預(yù)定形成一層用于銅鎵硒(CGS)太陽電池的CGS鍍膜。首先，提供一個如圖1的裝置，然后用不同靶材進(jìn)行濺鍍，再對濺鍍后的鍍膜進(jìn)行450°C退火。在實(shí)驗(yàn)中使用的靶材包括(1) 一個直徑3英寸的CuGaSe2靶材、(2) 一個直徑3英寸的CuGaSe2主靶材和一個直徑Icm的Se小錠所構(gòu)成的復(fù)合靶材、(3) 一個直徑3英寸的CuGaSe2主靶材和3個直徑Icm 的Se小錠所構(gòu)成的復(fù)合靶材。退火后得到的鍍膜由EDS光譜分析組成份如圖5所示。由圖5可知，Se含量隨著小錠數(shù)量增加而增加。因此，可通過控制小錠數(shù)量輕易達(dá)到準(zhǔn)確控制高蒸氣壓材料在鍍膜中的比例。以上實(shí)驗(yàn)是以CGS太陽電池為例子，所以本發(fā)明基本上適于太陽電池的制作；舉例來說，上述含高蒸氣壓材料的鍍膜可以是銅銦鎵硒(CIGS)、銅銦硒(CIS)、銅鎵硒(CGS)、 銅銦鋁硒(CIAS)、銅銦鎵硒硫(CIGASS)及銅鋅錫硫(CuZnSnS4)...等。本發(fā)明的裝置與方法還能進(jìn)一步應(yīng)用在量子點(diǎn)太陽電池的制作，譬如將復(fù)合靶材中的小錠的材料以量子點(diǎn)材料取代。另外，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于半導(dǎo)體銅制作工藝時，含高蒸氣壓材料成 分以是鋁或錫等， 用以輔助銅導(dǎo)線的附著性及降低電遷移率。綜上所述，本發(fā)明的裝置與方法能在不增加填補(bǔ)制作工藝(如硒化或硫化處理等)的情況下，準(zhǔn)確控制高蒸氣壓材料在鍍膜中的比例，同時鍍膜中不會有雜相產(chǎn)生，所以本發(fā)明能以最直接最經(jīng)濟(jì)的方法制作含高蒸氣壓材料的鍍膜。雖然結(jié)合以上實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，其特征在于所述裝置至少包括腔體；濺鍍槍，安裝在該腔體內(nèi)；復(fù)合靶材，設(shè)置于該濺鍍槍上，其中該復(fù)合靶材包括一主靶材以及多數(shù)個小錠，該些小錠的材料是高蒸氣壓材料，其中該高蒸氣壓材料是在1000°c的蒸氣壓大于lX10_9torr的材料；以及基材承載臺，相對該復(fù)合靶材安裝在該腔體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，其特征在于該高蒸氣壓材料是選自包括鎂(Mg)、鋅(Zn)、鋰(Li)、錫(Sn)、硒(Se) M (S)、鋁(Al)及其組合中的一種成分。
3.如權(quán)利要求1所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，其特征在于該復(fù)合靶材中的該些小錠是貼附在該主靶材上。
4.如權(quán)利要求1所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，其特征在于該復(fù)合靶材中的該些小錠是鑲在該主靶材中。
5.如權(quán)利要求1所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，其特征在于還包括一金屬網(wǎng)格，設(shè)置在該基材承載臺與該復(fù)合靶材之間。
6.如權(quán)利要求5所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，其特征在于該金屬網(wǎng)格為平面結(jié)構(gòu)或具多個凸部的結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，其特征在于各該凸部對應(yīng)于各該小錠的位置向該基材承載臺凸出。
8.一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，其特征在于所述方法包括提供一濺鍍設(shè)備，其內(nèi)部包括一復(fù)合靶材，該復(fù)合靶材包括一主靶材以及多數(shù)個小錠，該些小錠的材料是高蒸氣壓材料，其中該高蒸氣壓材料是在1000°C的蒸氣壓大于 1 X l(T9torr 的材料；利用該復(fù)合靶材進(jìn)行濺鍍，以在一基材上形成一鍍膜；以及對該鍍膜進(jìn)行退火。
9.如權(quán)利要求8所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，其特征在于該高蒸氣壓材料是選自包括鎂(Mg)、鋅(Zn)、鋰(Li)、錫(Sn)、硒(Se) M (S)、鋁(Al)及其組合中的一種成分。
10.如權(quán)利要求8所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，其特征在于該復(fù)合靶材中的該些小錠是貼附在該主靶材上。
11.如權(quán)利要求8所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，其特征在于該復(fù)合靶材中的該些小錠是鑲在該主靶材中。
12.如權(quán)利要求8所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，其特征在于在利用該復(fù)合靶材進(jìn)行該濺鍍之前，還包括在該復(fù)合靶材與一基材承載臺之間設(shè)置一金屬網(wǎng)格。
13.如權(quán)利要求12所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，其特征在于該金屬網(wǎng)格為平面結(jié)構(gòu)或具多個凸部的結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，其特征在于各該凸部對應(yīng)于各該小錠的位置向該基材承載臺凸出。
全文摘要
本發(fā)明公開一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法與裝置，其中的裝置包括一腔體、安裝在腔體內(nèi)的一濺鍍槍、設(shè)置于濺鍍槍上的一復(fù)合靶材以及一基材承載臺。所述復(fù)合靶材包括一主靶材以及數(shù)個小錠，這些小錠的材料是高蒸氣壓材料，其是指在1000℃的蒸氣壓大于1×10-9torr的材料。而基材承載臺是相對上述復(fù)合靶材安裝在腔體內(nèi)。
文檔編號C23C14/34GK102312204SQ201010221980
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者黃昆平 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院