PVD设备以及PVD沉积方法技术

本发明专利技术提供PVD设备以及PVD沉积方法。所述PVD设备包括多个布置在溅射腔中的磁控溅射旋转阴极，所述磁控溅射旋转阴极包括靠近溅射腔入口的第一旋转阴极以及位于第一旋转阴极与溅射腔出口之间的多个第二旋转阴极，所述第一旋转阴极的直径为所述第二旋转阴极的直径的50％

【技术实现步骤摘要】
PVD设备以及PVD沉积方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池制造领域，特别涉及PVD设备以及PVD沉积方法。

技术介绍

[0002]硅基薄膜异质结电池(HIT或HJT)是第三代高效太阳能电池技术，其结合了第一代晶硅与第二代硅薄膜的优势，具有转换效率高、温度系低等特点，具有很好的市场前景。HIT太阳能电池的硅片正面的第一本征钝化层、N型非晶或者微晶层以及硅片背面的第二本征非晶或微晶硅钝化层、P型非晶或者微晶层是采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)工艺沉积形成的。
[0003]形成在N型非晶或者微晶层、P型非晶或者微晶层上的第一电极和第二电极是通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)工艺沉积形成的。磁控溅射工艺是目前市面上最为常用的PVD工艺之一，磁控溅射的工作原理是电子在电场E的作用下，在飞向基片(例如硅片)过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
[0004]如图1所示，现有技术中的磁控溅射PVD设备包括多个布置在溅射腔1中的磁控溅射旋转阴极10、11、12，每个旋转阴极10、11、12直径相同且使用相同功率进行溅射，每个靶材换靶周期基本保持一致。基板2由滚轮组13按箭头方向从左向右传送通过溅射腔1，从而依次在三个靶位处沉积TCO薄膜。
[0005]磁控溅射阴极靶在换靶初期(约占整个靶材使用寿命的20％
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25％)，靶材还没有消耗，靶面距离磁铁阴极较远，磁场强度也较低。为了提高PVD设备产能及降低换靶初期的效率波动，磁控溅射阴极使用的功率比较高(例如大约8.7KW)，靶电压也较高(例如大约300V)，成膜过程中等离子体中的氧负离子会在阴极作用下轰击PECVD沉积形成的非晶或者微晶层造成损伤，电压越高，对PECVD非晶或者微晶层的损伤也越大，引起电池效率损失。
[0006]目前进一步的改进措施是增加磁场强度，磁场强度增加后可以增加等离子体的碰撞概率，电流升高，电压降低。但是目前增加磁场强度的方法也有下面问题：强磁场会引发成膜均匀性的问题；均匀性差进而会导致靶材局部耗用过快导致换靶周期缩短，靶材利用率低、设备稼动率低。
[0007]因此，如何提供一种PVD设备以及PVD沉积方法，以解决换靶初期太阳能电池效率的降低，能提高成膜均匀性以及靶材利用率，提高设备的运行时间(uptime)及换靶周期，已成为业内亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的上述问题，本专利技术提出了一种PVD设备，其包括多个布置在溅射腔中的磁控溅射旋转阴极，所述磁控溅射旋转阴极包括靠近溅射腔入口的第一旋转阴极以及位于第一旋转阴极与溅射腔出口之间的多个第二旋转阴极，所述第一旋转阴极的直径为所
述第二旋转阴极的直径的50％
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80％，所述第一旋转阴极的工作功率为所述第二旋转阴极的工作功率的50％
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60％，所述第一旋转阴极与所述第二旋转阴极具有相同的换耙周期。
[0009]在一实施例中，所述第一旋转阴极的工作功率为旋转阴极额定功率的45％
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50％，所述第二旋转阴极的工作功率为旋转阴极额定功率的85％，所述旋转阴极额定功率范围为8KW
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9KW。
[0010]在一实施例中，所述第一旋转阴极的工作电压范围为250V
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270V，所述第二旋转阴极的工作电压范围为290V
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310V，第一旋转阴极的磁场强度范围为750G
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800G，第二旋转阴极的磁场强度范围为800G
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900G。
[0011]在一实施例中，所述第二旋转阴极的直径范围为100mm
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200mm，所述第一旋转阴极的直径范围为50mm
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160mm，所述第一旋转阴极以及所述第二旋转阴极上的靶材厚度范围为5mm
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15mm。
[0012]在一实施例中，所述的PVD设备还在所述第一旋转阴极以及多个所述第二旋转阴极之间设置有第三旋转阴极，所述第三旋转阴极的直径、工作功率、工作电压与所述第一旋转阴极的直径、工作功率、工作电压对应相同。
[0013]本专利技术还提供一种PVD沉积方法，包括以下步骤：
[0014](a).对PVD设备的溅射腔抽真空并将承载有硅片的载板传送至其中；
[0015](b).通过所述溅射腔中靠近溅射腔入口设置的第一旋转阴极在硅片上沉积TCO膜；
[0016](c).通过所述溅射腔中的多个第二旋转阴极继续在硅片上沉积TCO膜；
[0017](d).将承载有硅片的载板传送出所述溅射腔；
[0018]其中所述第一旋转阴极的直径为所述第二旋转阴极的直径的50％
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80％，所述第一旋转阴极的工作功率为所述第二旋转阴极的工作功率的50％
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60％，所述第一旋转阴极与所述第二旋转阴极具有相同的换耙周期。
[0019]在一实施例中，所述第一旋转阴极的工作功率为旋转阴极额定功率的45％
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50％，所述第二旋转阴极的工作功率为旋转阴极额定功率的85％，所述旋转阴极额定功率范围为8KW
‑
9KW。
[0020]在一实施例中，所述第一旋转阴极的工作电压范围为250V
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270V，所述第二旋转阴极的工作电压范围为290V
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310V，第一旋转阴极的磁场强度范围为750G
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800G，第二旋转阴极的磁场强度范围为800G
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900G。
[0021]在一实施例中，所述第二旋转阴极的直径范围为100mm
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200mm，所述第一旋转阴极的直径范围为50mm
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160mm，所述第一旋转阴极以及所述第二旋转阴极上的靶材厚度范围为5mm
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15mm。
[0022]在一实施例中，PVD沉积方法在步骤(b)与(c)之间还包括以下步骤：(b0)通过设置在所述溅射腔中且位于所述第一旋转阴极以及多个所述第二旋转阴极之间的第三旋转阴极继续在硅片上沉积TCO膜；所述第三旋转阴极的直径、工作功率、工作电压与所述第一旋转阴极的直径、工作功率、工作电压对应相同。
[0023]与现有技术中溅射腔中旋转阴极具有相同的直径以及工作功率相比，本专利技术的PVD设备包括多个布置在溅射腔中的磁控溅射旋转阴极，所述磁控溅射旋转阴极包括靠近溅射腔入口的第一旋转阴极以及位于第一旋转阴极与溅射腔出口之间的多个第二旋转阴
极，所述第一旋转阴极的直径为所述第二旋转阴极的直径的50％
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80％，所述第一旋转阴极的工作功率为所述第二旋转阴极的工作功率的50％
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PVD设备，其包括多个布置在溅射腔中的磁控溅射旋转阴极，其特征在于，所述磁控溅射旋转阴极包括靠近溅射腔入口的第一旋转阴极以及位于第一旋转阴极与溅射腔出口之间的多个第二旋转阴极，所述第一旋转阴极的直径为所述第二旋转阴极的直径的50％
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80％，所述第一旋转阴极的工作功率为所述第二旋转阴极的工作功率的50％
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60％，所述第一旋转阴极与所述第二旋转阴极具有相同的换耙周期。2.根据权利要求1所述的PVD设备，其特征在于，所述第一旋转阴极的工作功率为旋转阴极额定功率的45％
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50％，所述第二旋转阴极的工作功率为旋转阴极额定功率的85％，所述旋转阴极额定功率范围为8KW
‑
9KW。3.根据权利要求1所述的PVD设备，其特征在于，所述第一旋转阴极的工作电压范围为250V
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270V，所述第二旋转阴极的工作电压范围为290V
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310V，第一旋转阴极的磁场强度范围为750G
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800G，第二旋转阴极的磁场强度范围为800G
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900G。4.根据权利要求1所述的PVD设备，其特征在于，所述第二旋转阴极的直径范围为100mm
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200mm，所述第一旋转阴极的直径范围为50mm
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160mm，所述第一旋转阴极以及所述第二旋转阴极上的靶材厚度范围均为5mm
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15mm。5.根据权利要求1所述的PVD设备，其特征在于，所述的PVD设备还在所述第一旋转阴极以及多个所述第二旋转阴极之间设置有第三旋转阴极，所述第三旋转阴极的直径、工作功率、工作电压与所述第一旋转阴极的直径、工作功率、工作电压对应相同。6.一种PVD沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：(a).对PVD设备的溅射腔抽真空并将承载有硅片的载板传送至其中；(b).通...

【专利技术属性】
技术研发人员：马哲国，张云飞，王宇宙，闫涛，
申请(专利权)人：理想万里晖半导体设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：