基板镀膜设备的气体分布系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基板镀膜设备的气体分布系统及方法，特别是用于ＣＶＤ真空沉积腔室的具有反应气体隔离板和布气管网的气体分布系统。技术方案是：具有安装于气盒外框（１１）内部的隔离板（１３），喷淋板（２１），外框的腔室上盖板（３），所述隔离板（１３）与腔室上盖板（３）形成上层气盒（１７），且与喷淋板（２１）形成下层气盒（１８）。通过气体分布系统将气体均匀分布和混合分解为两个相互不接触的阶段，保证两种以上的反应气体在气体分布系统内部进行均匀分布时不互相接触因而不发生反应。本发明专利技术改善气体分布系统的性能，进而提高机台整体性能和气体原材料的利用率，降低维护频率和成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，用于大面积基板镀膜设备的气 体分布系统，特别是用于CVD真空沉积腔室的具有反应气体隔离板和布气管网的气体分布 系统。
技术介绍
光伏器件、光电转换器件或者太阳能电池，是能够将光能特别是太阳光转换为电能 的半导体器件。薄膜太阳能电池由于可以在廉价基板(如玻璃、不锈钢和塑料薄膜等)上 大面积连续制备而广泛应用于大规模生产。该类型太阳能电池的电池结构由一系列沉积 在基板上的半导体薄膜材料构成，其中包括作为电池正负电极的TCO (透明导电氧化物 Transparent Conductive Oxide)薄膜。所述TCO薄膜的沉积通常在CVD (化学气相沉 积Chemical Vapor D印osition)系统中完成，特别是MOCVD (金属有机物化学气相沉积 Metal-Organic Chemical Vapor D印osition)系统中完成，例如通过II族有机金属化合 物的DEZ (二乙基锌Diethyl zinc)气体和H2O (水蒸气)在加热的基板表面反应生成作 为TCO薄膜的SiO (氧化锌)材料，详见如下反应方程式=Zn(C2H5)2 + H2O — 2 C2H6 + ZnO 。大体上，由于大规模生产对于降低成本的需要，所述薄膜太阳能电池生产所用的基板通常 为面积大于1 m2的玻璃。为了保证整个基板区域内沉积的TCO薄膜的均勻性和一致性，所述 CVD系统中需要安装气体分布系统以保证在整个反应区域内的气流均勻分布，这种装置即 所谓的“喷淋头”(Siowerhead)。现有气体分布系统的设计包含一个气盒，不同反应气体 按照配比同时进入该空间，均勻混合后再通过带有密布小孔的气体分布板喷出。该设计的 最大缺点是气体分布系统由于受到基板加热装置的热辐射而温度升高，即便采用了冷却方 法(如循环水冷)，其温度仍然足以使其内部混合的两种或两种以上反应气体发生反应，从 而使气体分布系统内部(包括内表面和小孔内部)出现不希望出现的反应产物氧化锌膜层。 其最大危害在于，当该膜层达到一定厚度时，将出现脱落现象并伴随着大量的氧化锌粉尘 (Dust)和微颗粒(Particle)，堵塞部分喷淋头上的小孔使局部气体不能正常喷出影响镀膜 的均勻性，甚至随气流喷出附着于基板表面造成产品性能下降甚至报废等严重后果。尽管 定期清理气体分布系统的内部覆膜、粉尘和微颗粒可以暂时性的缓解以上问题，但是会提 高CVD机台的维护保养频率和时间，降低机台的开机率和产能。同时，气体分布系统的内部 构造复杂，拆卸维护需要大量的人力和物力。此外，反应物在气体分布系统的气盒内部即发 生反应一定程度上造成昂贵的金属有机物原材料DEZ的浪费。上述问题的出现，主要是由 于MOCVD的反应气体在一定温度下相互接触即发生反应引起，通过冷却的方法也不可能从 根本上解决这种不希望发生的反应，所以必须对现有的气体分布系统进行重新设计。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种，改善气体分布系统的性 能，进而提高机台整体性能和气体原材料的利用率，降低维护频率和成本，解决
技术介绍
中 存在的上述问题。本专利技术的技术方案是一种基板镀膜设备的气体分布系统，具有安装于气盒外框内部的隔离板，喷淋板，外框 的腔室上盖板，所述隔离板与腔室上盖板形成上层气盒，且与喷淋板形成下层气盒。所述气体分布系统还具有上层布气管网和下层布气管网，分别安装于上层气盒和 下层气盒。所述的气体分布系统，隔离板上设置隔离板孔阵列，该阵列孔的位置对应于且孔 的数量少于喷淋板上的喷淋板孔阵列，并设有贯通微管，贯通微管的一端镶嵌式安装于隔 离板孔阵列的每个孔内，另外一端与相应位置的喷淋板的喷淋板孔阵列紧密连接，所述贯 通微管阵列贯穿下层气盒，形成上层气盒向反应空间供应气体的独立通道。所述的气体分布系统，布气管网由一个主管和若干支管组成，主管和支管上布置 一系列均勻排布的微孔，所述上层布气管网和下层布气管网的气体入口连接至进气连接元 件，两种互相反应的气体分别通过所述进气连接元件进入上层布气管网和下层布气管网的 主管，然后分流进入支管，最后由微孔喷出在上层气盒和下层气盒中，实现大面积均勻分 布。一种基板镀膜设备的气体分布方法，通过气体分布系统将气体均勻分布和混合分 解为两个相互不接触的阶段，保证两种以上的反应气体在气体分布系统内部进行均勻分布 时不互相接触因而不发生反应。所说的气体分布系统包括一个隔离板(isolation plate)和一个喷淋板 (showerhead plate)；其中隔离板上有均布的小孔阵列，隔离板上有均布且大于隔离板小 孔数量的小孔阵列，两板之间对应位置的小孔以贯通微管连接；结合由四周侧面板构成的 外框，在上方作为背面板的腔室上盖板与中间的隔离板之间形成上层气盒，在隔离板与下 方的喷淋板之间形成下层气盒；至少在一个侧面板上存在至少两个反应气体入口，分别与 上层气盒和下层气盒连通。在背面板和隔离板的下表面安装布气管网，通过软管与各自气体入口连接。各面 板之间以紧固螺栓连接，喷淋板内部安装冷却水管道回路。本专利技术的通过布气管网实现气体在相对较薄的气盒内部实现大面积均勻分布，从 而减少了对于气体分布系统以及整个反应腔室空间的需求。较佳的实施方式，将金属有机化合物(如DEZ)反应气体通过上层气体入口通入上 层气盒的布气管网，而将V、VI族氢化物反应气体(如H2O)通过下层气体入口通入下层气盒 的布气管网；两种气体从布气管网中喷出后在各自的气盒内部实现进一步均勻分布，上、下 气盒中的气体通过中间的隔离板和贯通微管隔离而不互相混合；上层气体通过贯通微管从 与之相连喷淋板的小孔中喷出，下层气体直接从喷淋板的不连接贯通微管的其余小孔中喷 出，两种气体在通过不同路径从喷淋板喷出后在基板表面发生混合和反应。本专利技术的有益效果本专利技术不同于传统的CVD气体分布系统将不同气体的均 勻分布和互相混合在同一气盒内同时进行，通过隔离装置将气体均勻分布和混合分解为两 个阶段，保证两种以上反应气体在气体分布系统内部进行均勻分布时不互相接触因而不发 生反应，通过布气管网实现气体在相对较薄的气盒内部实现大面积均勻分布，从而减少了 对于气体分布系统以及整个反应腔室空间的需求；本专利技术改善气体分布系统的性能，进而 提高机台整体性能和气体原材料的利用率，降低维护频率和成本。附图说明图1是本专利技术气体分布系统的CVD系统示意图； 图2是专利技术的实施例的透视图(倒置)； 图3是本专利技术实施例的爆炸视图(倒置)； 图4是本专利技术所述进气连接元件的透视图； 图5是本专利技术所述布气管网的透视图； 图6是本专利技术所述布气管网的局部放大图； 图7是本专利技术所述隔离板的透视图； 图8是本专利技术所述隔离板的正面视图； 图9是本专利技术所述隔离板的A-A剖面图； 图10是本专利技术所述隔离板的剖面局部放大图； 图11是本专利技术喷淋板和隔离板上的孔阵列的相对位置关系图； 图12是本专利技术气体分布系统的示意图； 图13是图12的A-A面剖面图； 图14是图12的B-B面剖面图； 图15是图13的局部放大图； 图16是图14的局部放大图图中CVD系统1，腔室壁2，腔室上盖板3，气体入口 4，气体分布系统5，基板加热装置 6，抽气系统7，基板8，进气连接元件9，排气管道10，外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基板镀膜设备的气体分布系统，其特征在于具有安装于气盒外框（１１）内部的隔离板（１３），喷淋板（２１），外框的腔室上盖板（３），所述隔离板（１３）与腔室上盖板（３）形成上层气盒（１７），且与喷淋板（２１）形成下层气盒（１８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡增鑫，麦耀华，
申请(专利权)人：保定天威集团有限公司，保定天威薄膜光伏有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]