[发明专利]基板镀膜设备的气体分布系统及方法

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种基板镀膜设备的气体分布系统及方法，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。

背景技术：

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 Deposition）系统中完成，特别是MOCVD（金属有机物化学气相沉积：Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）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ZnO（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㎡的玻璃。为了保证整个基板区域内沉积的TCO薄膜的均匀性和一致性，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匀分布，这种装置即所谓的“喷淋头”（Showerhead）。 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，均匀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匀性，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。

发明内容：

本发明目的是提供一种基板镀膜设备的气体分布系统及方法，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，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

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匀排布的微孔，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，实现大面积均匀分布。

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。