[发明专利]磁控溅射阳极以及磁控溅射设备

说明书

本发明提供磁控溅射阳极以及磁控溅射设备。所述磁控溅射阳极与布气组件以及旋转阴极一并布置在磁控溅射设备的溅射腔中，所述磁控溅射阳极设置在所述溅射腔的盖板或底板与所述旋转阴极之间，并且构造成包覆所述旋转阴极并将其旋转轴及面向基片的溅射端露出的U形罩，所述U形罩底部开设有适于所述布气组件穿设的通槽，所述U形罩接收及限制所述布气组件提供的气体并且收集所述旋转阴极表面的靶材在溅射过程中产生的电子。本发明能提高磁控溅射阳极捕获电子的能力，减少电子逃逸以及电子达到基片上的概率，提高溅射稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造领域，特别涉及磁控溅射阳极以及磁控溅射设备。

背景技术

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 ChemicalVapor Deposition)工艺沉积。

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，磁控溅射工艺是现今普遍使用的PVD工艺。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、腔壁、护板等，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。

参见图1，其显示了现有技术中的磁控溅射设备的组成结构的组成结构的组成结构。如图1所示，现有技术中的磁控溅射设备包括溅射腔10以及设置在溅射腔10两侧的抽气腔11、12，溅射腔10内并列设置有两个旋转阴极100、102，阳极布气模块104设置在两个旋转阴极100、102之间，其他位置并没有再设置其他布气模块和阳极。如图2所示，阳极布气模块104中包含布气组件104A、两块阳极板104B以及冷却组件104C，两块阳极板104B以预定间距(例如10mm-40mm)布置在布气组件104A两侧，布气组件104A靠近盖板且远离旋转阴极100、102的靶材溅射端，冷却组件104C靠近靶材溅射端设置在两块阳极板104B之间并与两块阳极板104B贴合以便更好冷却。冷却组件104C与布气组件104A以及阳极板104B之间形成缓冲区104E，溅射气体从布气组件104A的气道104D进入缓冲区104E中。

溅射气体从出气口104F出来后在溅射腔10中扩散的区域不受限制，可以往靶材溅射端的溅射区域，也可以向远离溅射区域扩散。这样容易导致溅射区气氛不稳定。两块阳极板104B设置在两个旋转阴极100、102之间也会造成电子逃逸的路径不确定，从而易造成等离子体区域的不稳定引起电压的波动以及影响成膜品质及稳定性。电子逃逸到基片上会造成基片温升，对于HIT用TCO膜层，工艺需要低温条件进行，应尽量减少电子逃向基片的概率来降低基片温升。对于量产型PVD机台，载板在溅射镀膜区域是连续运动的，当载板穿过溅射镀膜区域的时候，会影响电子的逃逸路径，有载板经过和无载板经过会使电子逃逸路径不同且更加不确定，从而引起电压波动，影响溅射过程。

另外，由于阳极板104B需要充分冷却，就需要冷却组件104C和阳极板104B有充分且较大的接触面积，所以冷却组件104C会面积较大且占用较大空间，会导致布气组件104A更远离溅射区域，通入的气体(包括氩气、氧气或氩气/氢气混合气等)在流向溅射区域的过程中存在向其它区域进行扩散的几率。如果将冷却组件104C尺寸减少，将布气组件104A到溅射区域的距离减少，不但使得阳极板104B的冷却效果降低，还会导致溅射出来的材料容易沉积到出气口104F，时间长会引起出气口104F的遮挡或堵塞。为避免出气口104F的堵塞，就会将其位置设置成远离溅射区域。