專利名稱：氧化鋅薄膜沉積設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種透明導電氧化物 (TCO)薄膜的沉積設備，特別涉及一種氧化鋅(ZnO)薄膜的沉積設備。
背景技術：
如圖I所示，現有技術的氧化鋅(ZnO)薄膜沉積設備，具有一個沉積腔11，在該沉積腔11內的上部和下部對應設置了噴淋頭12和基板支承座13。所述噴淋頭12與所述沉積腔11的頂板之間形成了氣體混合區15 ;該噴淋頭12與所述基板支承座13之間構成了反應區16。現有技術的ZnO薄膜沉積設備中，氣體混合區15內引入了包含二乙基鋅(DEZ)和水蒸氣的反應氣體，其氣壓約在大于等于0. 6mbar小于等于0. 85mbar之間；反應區16中的氣壓是大于等于0. 3mbar小于等于0. 8mbar之間；由于氣體混合區15和反應區16之間的氣壓相差太少，反應氣體從噴淋頭12噴出的速度很低，造成部分反應氣體在未到達設置在基板支承座13上的基板14表面就已經反應，從而降低了反應氣體的利用率，同時降低了ZnO薄膜的沉積速率。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種氧化鋅ZnO薄膜沉積設備，通過改變噴淋頭中氣體分配孔的形狀或尺寸或其在噴淋頭上的布置結構，或者其中至少兩個的結合，使得氣體混合區內的氣壓能夠提高，因此在保持反應區中的氣壓不變時，增大了氣體混合區與反應區之間的壓力差，從而使反應氣體能以較高的速度經由噴淋頭噴出至基板表面，以保證反應氣體的利用效率和ZnO薄膜的沉積速率。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供一種氧化鋅薄膜沉積設備，包含沉積腔，在所述沉積腔內設置的噴淋頭和基板支承座；所述噴淋頭設置在所述沉積腔的頂部，并與所述沉積腔的頂板之間形成有氣體混合區；所述基板支承座設置在所述沉積腔的底部，其包含加熱單元，所述加熱單元用于將基板的溫度加熱到大于160° C小于等于200° C ;所述基板支承座與所述噴淋頭之間形成反應區，所述基板支承座與所述噴淋頭面向所述基板支承座的底面之間的距離大于等于80mm小于等于IlOmm;節流閥，用于控制流入所述氣體混合區的反應氣體流量大于等于4200sccm小于等于7000sccm ;排氣裝置,用于從所述反應區抽出氣體，以控制所述反應區的氣壓大于等于0. 3mbar小于等于0. 8mbar ；所述噴淋頭上設置有若干氣體分配孔，所述若干氣體分配孔使得所述氣體混合區的氣壓大于等于0. 9mbar小于等于I. 3mbar。所述氣體分配孔的數量為大于等于1600個小于等于2200個，每一個氣體分配孔孔徑最小部分的孔徑大于等于I. Omm小于等于2. 0_。所述氣體分配孔包含從噴淋頭背離所述基板支承座的頂面向下延伸一定距離形成的上端孔；從噴淋頭面向所述基板支承座的底面向上延伸一定距離形成的下端孔，以及，所述上端孔和下端孔之間過渡連接的斜面；其中所述上端孔的孔徑大于所述下端孔的孔徑。所述下端孔的寬高比為大于等于1/4小于等于2/3。所述上端孔的孔徑為大于等于I. 5mm小于等于4mm。所述氣體分配孔中斜面的母線相對所述噴淋頭底面的夾角(a)大于等于35度小于等于65度。所述基板支承座與所述噴淋頭面向所述基板支承座的底面之間的距離大于等于90mm小于等于100_，優選的距離為96_。
所述噴淋頭包含一個冷卻裝置，所述冷卻裝置使得該噴淋頭的溫度低于60° C。所述加熱單元用于將基板的溫度加熱到大于175° C小于等于185° C。與現有技術相比，本實用新型所述氧化鋅ZnO薄膜沉積設備，其優點在于本實用新型在保持反應區內的氣壓不變的前提下，經由對噴淋頭的氣體分配孔的形狀或尺寸或其在噴淋頭上的布置結構，或者其中至少兩個結合的改變，使所述氣體混合區與反應區之間的壓力差增大，反應氣體能夠以更快的速度從氣體混合區引入至反應區，因而反應氣體不會在未到達基板表面前就已經反應，保證了反應氣體的利用效率和ZnO薄膜在基板表面的沉積速率。同時，控制氣體混合區內的氣壓不大于I. 3mbar,所以反應氣體不會因為噴出噴淋頭的速度過高，而在達到基板表面之后未及反應就已經回彈并被排氣裝置吸走，造成對反應氣體的利用率和ZnO薄膜的沉積速率的影響。
圖I是現有技術的ZnO薄膜沉積設備的總體結構示意圖；圖2是本實用新型所述ZnO薄膜沉積設備的總體結構示意圖；圖3是本實用新型所述ZnO薄膜沉積設備的噴淋頭在圖2中位置A所示氣體分配孔的結構放大示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。配合參見圖2、圖3所示，本實用新型所述氧化鋅ZnO薄膜沉積設備，其包含有沉積腔21，以及在該沉積腔21內設置的噴淋頭22和基板支承座23。其中，噴淋頭22設置在沉積腔21頂部，基板支承座23設置在沉積腔21底部。所述噴淋頭22與所述沉積腔21的頂板之間形成有氣體混合區25，所述氣體混合區25中引入了包含二乙基鋅(DEZ)和水蒸氣的反應氣體。所述沉積設備還包含節流閥(圖中未示出)，以使流入所述氣體混合區25的反應氣體的流量為大于等于4200sccm小于等于7000sccm。所述反應氣體經由所述噴淋頭22上開設的若干氣體分配孔221均勻噴出至所述噴淋頭22與基板支承座23之間形成的反應區26中，所述反應氣體進而在所述基板支承座23上放置的基板24表面發生反應并沉積形成一層ZnO薄膜。所述沉積設備還包含排氣裝置(圖中未示出)，排氣裝置包含真空泵，和連接沉積腔21與真空泵的排氣管，用于從所述反應區26抽出氣體。通過控制排氣裝置的排氣量，能夠保持所述反應區26內的氣壓為大于等于0. 3mbar小于等于0. 8mbar。所述噴淋頭22上氣體分配孔221的設置,使得所述氣體混合區25內的氣壓提高至大于等于0. 9mbar小于等于I. 3mbar。[0021]所述反應區26的高度H，即所述基板支承座23與所述噴淋頭22面向所述基板支承座23的底面之間的距離，處在大于等于80mm小于等于IlOmm的范圍內，優選范圍為大于等于90mm小于等于100mm,進一步優選為96mm。噴淋頭22上分布設置的氣體分配孔221數量為大于等于1600個小于等于2200個，其中每一個氣體分配孔221上孔徑最小部分的孔徑應當大于等于I. Omm小于等于
2.Omm0 一種優選結構中，使所述氣體分配孔221包含從噴淋頭22背離所述基板支承座23的頂面向下延伸一定距離形成的上端孔222，從噴淋頭22面向所述基板支承座23的底面向上延伸一定距離形成的下端孔223，以及，所述上端孔222和下端孔223之間過渡連接的斜面224 ;其中上端孔222的孔徑Dl大于下端孔223的孔徑D2。優選的，所述下端孔223的孔徑D2為大于等于I. Omm小于等于2. Omm ;該下端孔223的高度與孔徑的比值，則所述下端孔223的寬高比大于等于1/4小于等于2/3。所述斜面224的母線相對所述噴淋頭22底面的夾角a大于等于35度小于等于65度，使得所述氣體分配孔221具有較好的氣體導向效果。所述上端孔222的孔徑Dl為大于等于I. 5mm小于等于4mm，能夠有效增加由氣體混合區25壓入所述反應區26的反應氣體的連續性。在所述噴淋頭22內還設置有一個冷卻裝置(圖中未示出)，所述冷卻裝置使該噴淋頭22的溫度低于60° C。所述冷卻裝置可以是鑲嵌于所述噴淋頭22中的冷卻通道，在所述冷卻通道內流通有冷卻用的液體或氣體，如水，氦氣等等。所述基板支承座23中還設置有加熱單元(圖中未示出)，所述加熱單元使得在基板支承座23上放置的基板24的溫度加熱到大于等于160° C小于等于200° C之間，優選溫度在大于等于175° C小于等于185° C之間。由于所述噴淋頭22上氣體分配孔221的設置，所述氣體混合區25內的氣壓提高至大于等于0. 9mbar小于等于I. 3mbar。因此,所述氣體混合區25與所述反應區26之間的壓力差增大，使得反應氣體從所述噴淋頭22噴出時具有較高的速度，因而反應氣體不會在未到達基板24表面前就已經反應，保證了反應氣體的利用效率和ZnO薄膜在基板24表面的沉積速率。同時，由于控制氣體混合區25內的氣壓不大于I. 3mbar，使反應氣體不會因為噴出噴淋頭22的速度過高，而在達到基板24表面之后未及反應就已經回彈并被排氣裝置吸走，造成對反應氣體的利用率和ZnO薄膜的沉積速率的影響。綜上所述，本實用新型所述氧化鋅ZnO薄膜沉積設備，通過對噴淋頭22的氣體分配孔221的改進，能夠以更快的速度將反應氣體從氣體混合區25引入至反應區26，并以適當的速度到達基片24表面進行ZnO薄膜的沉積處理，有效提高了反應氣體的利用率和ZnO薄膜的沉積速率。盡管本實用新型的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求1.一種氧化鋅薄膜沉積設備，包含沉積腔(21)，在所述沉積腔(21)內設置的噴淋頭(22)和基板支承座(23);所述噴淋頭(22)設置在所述沉積腔(21)的頂部，并與所述沉積腔(21)的頂板之間形成有氣體混合區(25);所述基板支承座(23)設置在所述沉積腔(21)的底部，其包含加熱單元，所述加熱單元用于將基板(24)的溫度加熱到大于160° C小于等于200° C ;所述基板支承座(23)與所述噴淋頭(22)之間形成反應區(26)，所述基板支承座(23)與所述噴淋頭(22)面向所述基板支承座(23)的底面之間的距離大于等于80mm小于等于IlOmm ;節流閥,用于控制流入所述氣體混合區(25)的反應氣體流量大于等于4200sccm小于等于7000sCCm;排氣裝置，用于從所述反應區(26)抽出氣體，以控制所述反應區(26)的氣壓大于等于0. 3mbar小于等于0. 8mbar ； 其特征在于，所述噴淋頭上設置有若干氣體分配孔(221)，所述若干氣體分配孔(221)使得所述氣體混合區(25)的氣壓大于等于0. 9mbar小于等于I. 3mbar。
2.如權利要求I所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述氣體分配孔(221)的數量為大于等于1600個小于等于2200個，每一個氣體分配孔(221)孔徑最小部分的孔徑大于等于I. Omm小于等于2. 0mm。
3.如權利要求I或2所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述氣體分配孔(221)包含從噴淋頭(22)背離所述基板支承座(23)的頂面向下延伸一定距離形成的上端孔(222);從噴淋頭(22)面向所述基板支承座(23)的底面向上延伸一定距離形成的下端孔(223)，以及，所述上端孔(222)和下端孔(223)之間過渡連接的斜面(224);其中所述上端孔(222)的孔徑(Dl)大于所述下端孔(223)的孔徑(D2)。
4.如權利要求3所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述下端孔(223)的寬高比為大于等于1/4小于等于2/3。
5.如權利要求3所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述上端孔(222)的孔徑(Dl)為大于等于I. 5mm小于等于4mmo
6.如權利要求3所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述氣體分配孔(221)中斜面(224)的母線相對所述噴淋頭(22)底面的夾角(a)大于等于35度小于等于65度。
7.如權利要求I所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述基板支承座(23)與所述噴淋頭(22)面向所述基板支承座(23)的底面之間的距離大于等于90mm小于等于100mm。
8.如權利要求7所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述基板支承座(23)與所述噴淋頭(22)面向所述基板支承座(23)的底面之間的距離為96mm。
9.如權利要求I所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述噴淋頭(22)包含一個冷卻裝置，所述冷卻裝置使得該噴淋頭(22)的溫度低于60° C。
10.如權利要求I所述氧化鋅薄膜沉積設備，其特征在于，所述加熱單元用于將基板(24)的溫度加熱到大于175°C小于等于185° C。
專利摘要一種氧化鋅薄膜沉積設備，其沉積腔的頂板與噴淋頭之間形成有氣體混合區，并引入有反應氣體；經由所述噴淋頭上開設的若干氣體分配孔，將反應氣體引入至噴淋頭與基板支承座之間形成的反應區中；通過改變噴淋頭中氣體分配孔的形狀或尺寸或其在噴淋頭上的布置結構，或者其中至少兩個的結合，使得氣體混合區內的氣壓能夠提高，因此在保持反應區中的氣壓不變時，增大了氣體混合區與反應區之間的壓力差，從而使反應氣體能以較高的速度噴出，并以適當的速度到達基片表面進行ZnO薄膜的沉積處理，有效提高了反應氣體的利用率和ZnO薄膜的沉積速率。
文檔編號C23C16/455GK202359197SQ20112040050
公開日2012年8月1日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者李一成, 許國青, 趙函一 申請人:理想能源設備(上海)有限公司