反应腔室和镀膜设备的制作方法

本实用新型涉及磁控溅射技术领域，尤其涉及一种采用磁控溅射镀膜的反应腔室和镀膜设备。

背景技术：

cigs薄膜太阳能电池具有相对效率较高、抗辐射、弱光性好、重量轻便可作为移动能源使用等优点。cigs层作为cigs薄膜太阳能的吸收层，主要的膜层沉积工艺有磁控溅射和共蒸发。

用磁控溅射沉积cigs的方法有先沉积预制层然后硒化的方法和直接预制cigs层的方法，在预制cig预制膜然后硒化退火的方法中，是在真空环境中使用磁控溅射cig的靶，将硒源加热蒸发到溅射腔室，进行硒化生长cigs吸收层。在cigs的成膜过程中我们需要控制磁控溅射避免因为磁控溅射弧光放电，阳极消失，靶溅射不均匀等原因引起的成膜质量问题。对于如何能让减少因为靶的原因造成的溅射成膜不均是需要解决的一个问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种反应腔室和镀膜设备，用以减少阳极消失、靶溅射不均匀等原因引起的成膜问题。

本实用新型还提供了一种反应腔室，包括：

腔室本体；

设置于所述腔室本体内2+2n个靶，n为大于等于0的整数；

中频电源，与相同的2个所述靶电连接，其中：连接同一所述中频电源的两个靶构成孪生靶；

第一驱动装置和第二驱动装置，分别连接一对所述孪生靶中的一个靶的转轴，所述孪生靶中的一个沿第一方向旋转，所述孪生靶中的另一个沿第二方向旋转，所述第一方向和所述第二方向相反。

本实用新型提供的反应腔室，将每两个靶连接同一中频电源构成孪生靶，使得孪生靶中的两个靶互为阴阳极，使得基片或者其他部件都不会和电源连接，即不需要基片或其他部件作为阳极，这样的设计可以很好的消除阳极消失的问题；根据介质层的介电常数和轰击离子流的电流密度，介质层可被一个频率相对较低(与射频13.56mhz相比而言)的交流电压不断中和。如果介质层被不断中和，放了电的靶表面就不会存在电荷的积累，因电击穿而引起的电弧也就同时被防止了，进而也就可以减少弧光放电现象的发生；另外，磁控溅射中由于磁场的原因存在“十字角”的影响，在中频溅射中存在“十字场”的影响，磁控溅射时靶的两端会聚集更多的自由电子，形成较强的自维持放电现象。相对应的，靶的两端最容易溅射，溅射速率较其他地方的溅射速率快，靶消耗就快，通过将孪生靶中的两个靶连接不同驱动方向的驱动装置，使得两个靶旋转方向不同，可以减小磁场的原因存在“十字角”的影响，中频溅射中存在“十字场”的影响，从而降低靶两端溅射速率，减少靶两端溅射较快的现象的发生，综上，本实用新型提供反应腔室用于溅射成膜，可以减少阳极消失、靶溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。

本实用新型还提供了一种镀膜设备，包括上述任一项所述的反应腔室，由于上述反应腔室用于溅射成膜，可以减少阳极消失、靶溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。故本实用新型提供的镀膜设备，在溅射成膜时，具有较好的成膜率和使用性能。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型提供的反应腔室的一种结构示意图；

图2本实用新型提供的反应腔室的另一种结构示意图；

图3为本实用新型提供的镀膜设备的结构示意图；

图4为溅射时靶两端溅射较快的原理示意图。

附图标记：1-腔室本体11-中空腔室12-门体2-靶21-第一孪生靶22-第二孪生靶3-中频电源4-第一驱动装置5-第二驱动装置6-传动机构7-安装轴l-轴间距w-宽度a-第一方向b-第二方向

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实用新型提供了一种反应腔室，包括：腔室本体1；腔室本体1用于提供真空溅射环境；设置于腔室本体1内2+2n个靶2，n为大于等于0的整数；其中2+2n个靶2的设置位置可以根据实际工艺设计；中频电源3与相同的两个靶电连接，其中：连接同一中频电源3的两个靶2构成孪生靶；第一驱动装置4和第二驱动装置5，分别连接一对孪生靶中的一个靶2的转轴，孪生靶中的一个沿第一方向旋转(如图1中所示的箭头a方向)，孪生靶中的另一个沿第二方向旋转(如图1中所示的箭头b方向)，第一方向和第二方向相反。

本实用新型提供的反应腔室，将其内每两个靶2连接同一中频电源3构成孪生靶，使得孪生靶中的两个靶2互为阴阳极，基片或者其他部件都不会和电源连接，即不需要基片或其他部件作为阳极，这样的设计可以很好的消除阳极消失的问题；根据介质层的介电常数和轰击离子流的电流密度，介质层可被一个频率相对较低(与射频13.56mhz相比而言)的交流电压不断中和。如果介质层被不断中和，放了电的靶2表面就不会存在电荷的积累，因电击穿而引起的电弧也就同时被防止了，进而也就可以减少弧光放电现象的发生；另外，如图4所示，磁控溅射中由于磁场的原因存在“十字角”的影响，在中频溅射中存在“十字场”的影响，磁控旋转靶2一般在两端的位置，如图4中的n、k磁场最强，这样，磁控溅射时靶2的两端会聚集更多的自由电子，形成较强的自维持放电现象。相对应的，靶2的两端最容易溅射，溅射速率较其他地方的溅射速率快，靶2消耗就快，通过将孪生靶中的两个靶2连接不同驱动方向的驱动装置，使得两个靶2旋转方向不同，可以改变磁场强度，降低靶2两端溅射速率，减少靶2两端溅射较快的现象的发生，综上，本实用新型提供反应腔室用于溅射成膜时，可以减少阳极消失、靶2溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。

第一孪生靶21、第二孪生靶22分别具有相同的性能参数，第一孪生靶21、第二孪生靶22可以是相同的靶材，也可是不同的靶材。例如，第一孪生靶21是铜铟镓材料的相同靶材；第二孪生靶22是铜铟镓材料的相同靶材。换言之，不同对的孪生靶可以是不同靶材(性能或者材料等任一参数不相同)，同一对孪生靶却是相同靶材(性能或者材料等均相同)。

具体的靶2的排列方式，可以根据工艺需求设定为偶数个，可选的，2+2n个靶2沿直线排列，且沿排列方向上第m个靶2与第2n+3-m个靶2构成孪生靶，其中：m和n是自然数，m为大于等于1且小于等于2+2n的整数。例如：当提供的靶2的数量为4个，4个靶2沿直线排列，第1个靶2和第4个靶2共同连接一个中频电源3，第2个靶2和第3个靶2共同连接另一个中频电源3时，可以设置第1个靶2和第2个靶2沿同一方向旋转，第3个靶2和第4个靶2沿同一方向旋转，也可以设置第1个靶2和第3个靶2沿同一方向旋转，第2个靶2和第4个靶2沿同一方向旋转。

如图1和2所示，不同孪生靶的不同排列方式。第一孪生靶21(图中用c表示)、第二孪生靶22(图中用d表示)的排列方式可以是间隔方式，也可以是并列方式。所述间隔方式，是图2所示的cddc方式(如果有第三孪生靶e，则三对孪生靶的排列方式为cdeedc)，所述并列方式如图1所示，是ccdd方式(如果有第三孪生靶e，则三对孪生靶的排列方式为ccddee)。本技术领域的普通技术人员可以理解，孪生靶的排列方式可以实际生产情况进行调整。

本实用新型提供的反应腔室内，相邻两个靶2的轴间距l为15厘米～40厘米。例如可以为15厘米、18厘米、20厘米、25厘米、30厘米、35厘米以及40厘米等，这里就不再一一赘述，选择上述间距范围可以进一步提高溅射成膜的均匀性。

在一些实施方式中，腔室本体内的其他部件不与中频电源连接。

如图2所示，为了简化腔室结构，一种优选的实施方式中，排列方向上第1个靶2至第1+n个靶2与第一驱动装置4连接，第2+n个靶2至第2+2n个靶2与第二驱动装置5连接。这样的设计使得相邻的靶2旋转方向一致，可以连接同一驱动装置。第一驱动装置4和第二驱动装置5可以为驱动电机，驱动电机的输出轴通过传动机构6与对应的靶2的安装轴连接，该传动机构6具体可以为齿轮传动机构或链轮传动机构或皮带轮传动机构等。

为了进一步提供形成的膜层的均匀性，在本实用新型提供反应腔室中：

一种可选的实施方式中，中频电源3的输出频率大于等于20千赫且小于等于100千赫，例如可以采用频率为20千赫的中频电源3、25千赫的中频电源3、40千赫的中频电源3、50千赫的中频电源3、75千赫的中频电源3、80千赫的中频电源3、100千赫的中频电源3等，这里就不再一一赘述；

另一种可选的实施方式中，中频电源3的占空比大于等于40％且小于等于85％。对于占空比的选择可以为40％、43％、50％、57％、60％、65％、72％、78％、85％等，这里就不再一一赘述。

再一种可选的实施方式中，中频电源3的输出频率大于等于20千赫且小于等于100千赫，中频电源3的占空比大于等于40％且小于等于85％，例如中频电源3的输出频率为20千赫，占空比为40％；中频电源3的输出频率为20千赫，占空比为85％；中频电源3的输出频率为100千赫，占空比为65％，这里就不再一一赘述。

如图1所示，本实用新型提供的腔室本体1的具体结构包括：具有开口的中空腔室11，盖合中空腔室11的开口的门体12，2+2n个靶2沿门体12的宽度w方向排列，且每个靶2转动安装于门体12。门体12上设有用于安装靶2的安装底座，靶2通过安装轴7安装在底座上，第一驱动装置4和第二驱动装置5可以通过安装架(图中未示意出)等结构安装在腔室本体1上。第一驱动装置4和第二驱动装置5可以安装在中空腔室11的上部也可以安装在下部，中频电源3可以设置在中空腔室11上部也可以设置在中空腔室11下部。

可选的，靶2的转速大于等于2转/每分且小于等于5转/每分。可以将每个靶2旋转时的转速控制为大于等于2转/每分且小于等于5转/每分。例如每个靶2的转速可以为2转/每分、2.5转/每分、2.8转/每分、3转/每分、4转/每分、4.6转/每分、5转/每分等，这里就不再一一列举。第一驱动装置4和第二驱动装置5的输出转速可以根据靶2的转速需求提供，可以在第一驱动装置4和第二驱动装置5与对应连接靶2之间安装减速器以降低第一驱动装置4和第二驱动装置5的输出转速。

实施例二

如图3所示，本实用新型还提供一种镀膜设备，包括上述实施例一任一项所述的反应腔室。由于本实用新型提供反应腔室用于溅射成膜时，可以减少阳极消失、靶2溅射不均匀等原因引起的成膜问题，可以提高成膜均匀性。故申请提供的镀膜设备具有较好的使用性能和成膜率。

本实用新型提供的一实施方式中，反应腔室的数量为三个，三个反应腔室顺次连通。当然反应腔室的具体数量不限于三个，也可以为六个、十个等，可以根据具体工艺设定。

一种实施方式中，当反应腔室用于溅射铜铟镓硒膜层时，此时。反应腔室内的靶2为铜铟镓靶，三个反应腔室内的靶2材数量分别为两个、四个、两个。这样的设置，可以提高铜铟镓硒膜层成膜的均匀性。或者，当反应腔室用于溅射铜铟镓硒膜层时，上述结构的反应腔室为两个，第三个反应腔室选择脉冲直流溅射。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。