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
技術領域：
本發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：
真空濺鍍法具有產品高品質及大面積的特性，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，造成薄膜成分各區域組成不均，進而影響產品品質。因此在美國專利US 7，632，701B2提到解決方法，是采用化學方式，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散以彌補制作工藝中的散失。然而，多一道步驟就多一道風險。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害，因此不利量產。此外，因為濺鍍靶材中含有高蒸氣壓成分時，容易在濺鍍過程中因為溫度因素逸散。致使膜的成份比例不準確，在膜結晶結構中形成空孔缺陷，從而造成材料性質不佳，進而影響產品品質。以半導體銅制作工藝為例，美國專利公開號20090166181A1有提到一種藉低蒸氣壓材料搭配穩定高蒸氣壓成分的化學方法，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成分，而影響鍍膜品質。
發明內容
本發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，可省去外加的填補制作工藝(如硒化或硫化之類的制作工藝)。本發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、安裝在腔體內的一濺鍍槍、設置于濺鍍槍上的一復合靶材以及一基材承載臺，其中上述復合靶材包括一主靶材以及數個小錠，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合靶材安裝在腔體內。在本發明的一實施例中，上述裝置還包括一金屬網格，設置在基材承載臺與復合靶材之間。本發明另提出一種濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，包括提供一濺鍍設備，其內部包括一復合靶材。然后，利用上述復合靶材進行濺鍍，以在一基材上形成一鍍膜，之后對鍍膜進行退火。上述復合靶材包括一主靶材以及數個小錠，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。在本發明的另一實施例中，在利用上述復合靶材進行濺鍍之前，更包括在上述復合靶材與一基材承載臺之間設置一金屬網格。
在本發明的各實施例中，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。在本發明的各實施例中，上述復合靶材中的小錠是貼附在主靶材上。在本發明的各實施例中，上述復合靶材中的小錠是鑲在主靶材中。在本發明的各實施例中，上述金屬網格為平面結構或具多個凸部的結構，其中各凸部對應于各小錠的位置向基材承載臺凸出。基于上述，本發明的裝置與方法因為能準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。為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖作詳細說明如下。
圖1顯示依照本發明的第一實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分別顯示第一實施例的不同類型的復合靶材的立體示意圖；圖3A顯示依照本發明的第二實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的金屬網格的上視圖；圖4A是第二實施例的另一變形例的裝置的剖面示意圖；圖4B是圖4A的金屬網格的立體圖；圖5是實驗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 復合靶材106 基材承載臺108 主靶材110:小錠112 基材300、400:金屬網格302,402 支架404:凸部
具體實施例方式本發明所附附圖是用以詳細說明本發明的實施例，然而本發明可以許多不同形式來體現，不限于下列實施例。實際上提供這些實施例是為使本發明的揭露更詳盡且完整，以便將本發明的范疇完全傳達至所屬技術領域中具有通常知識者。在附圖中，為明確起見不按實際尺寸描繪各層以及區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顯示依照本發明的第一實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，第一實施例的裝置包括一腔體100、安裝在腔體100內的一濺鍍槍102、設置于濺鍍槍102上的一復合靶材104以及一基材承載臺106。復合靶材104包括一主靶材108以及數個小錠(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是相對上述復合靶材104安裝在腔體100內。在第一實施例中，復合靶材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，然本發明并不局限于此。圖3A顯示依照本發明的第二實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，其中使用與第一實施例相同的元件符號來代表相同或類似的構件。請參照圖3A，第二實施例與第一實施例的差異在于，還有一個設置在基材承載臺 106與復合靶材104之間的金屬網格(grid) 300。由于金屬網格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，進而改善鍍膜的電性。 在此情形下，感應電位會降低，連帶減緩復合靶材104的小錠110的耗損。在第二實施例中，這層金屬網格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。金屬網格300可為平面結構，其上視圖如圖3B所示。另外，第二實施例中的金屬網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內的金屬網格400是具多個凸部404的結構，其立體圖如圖4B所示。其中， 金屬網格400的各個凸部404譬如對應于各個小錠110的位置向基材承載臺106凸出，如此可使濺鍍速率均一化。根據上述第一與第二實施例的裝置，本發明還提出一種濺鍍方法，是利用上述裝置進行濺鍍，以在基材(如圖1、圖3A或圖4A的112)上形成一鍍膜后，再對所述鍍膜進行退火。經過以上制作工藝將能得到含有準確比例的高蒸氣壓材料的鍍膜，以下列舉一實驗來驗證本發明的功效。實驗預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，然后用不同靶材進行濺鍍，再對濺鍍后的鍍膜進行450°C退火。在實驗中使用的靶材包括(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小錠所構成的復合靶材、(3) 一個直徑3英寸的CuGaSe2主靶材和3個直徑Icm 的Se小錠所構成的復合靶材。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含量隨著小錠數量增加而增加。因此，可通過控制小錠數量輕易達到準確控制高蒸氣壓材料在鍍膜中的比例。以上實驗是以CGS太陽電池為例子，所以本發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。本發明的裝置與方法還能進一步應用在量子點太陽電池的制作，譬如將復合靶材中的小錠的材料以量子點材料取代。另外，當本發明應用于半導體銅制作工藝時，含高蒸氣壓材料成 分以是鋁或錫等， 用以輔助銅導線的附著性及降低電遷移率。綜上所述，本發明的裝置與方法能在不增加填補制作工藝(如硒化或硫化處理等)的情況下，準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生，所以本發明能以最直接最經濟的方法制作含高蒸氣壓材料的鍍膜。雖然結合以上實施例揭露了本發明，然而其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域中熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
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；復合靶材，設置于該濺鍍槍上，其中該復合靶材包括一主靶材以及多數個小錠，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，相對該復合靶材安裝在該腔體內。
2.如權利要求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，其特征在于該復合靶材中的該些小錠是貼附在該主靶材上。
4.如權利要求1所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的裝置，其特征在于該復合靶材中的該些小錠是鑲在該主靶材中。
5.如權利要求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格，設置在該基材承載臺與該復合靶材之間。
6.如權利要求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格為平面結構或具多個凸部的結構。
7.如權利要求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備，其內部包括一復合靶材，該復合靶材包括一主靶材以及多數個小錠，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；利用該復合靶材進行濺鍍，以在一基材上形成一鍍膜；以及對該鍍膜進行退火。
9.如權利要求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，其特征在于該復合靶材中的該些小錠是貼附在該主靶材上。
11.如權利要求8所述的濺鍍含高蒸氣壓材料的鍍膜的方法，其特征在于該復合靶材中的該些小錠是鑲在該主靶材中。
12.如權利要求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合靶材進行該濺鍍之前，還包括在該復合靶材與一基材承載臺之間設置一金屬網格。
13.如權利要求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格為平面結構或具多個凸部的結構。
14.如權利要求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于各該小錠的位置向該基材承載臺凸出。
全文摘要
本發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、安裝在腔體內的一濺鍍槍、設置于濺鍍槍上的一復合靶材以及一基材承載臺。所述復合靶材包括一主靶材以及數個小錠，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合靶材安裝在腔體內。
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 優先權日2010年7月2日
發明者黃昆平 申請人:財團法人工業技術研究院