專利名稱：用于真空蒸發(fā)沉積系統(tǒng)的噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于真空沉積系統(tǒng)的噴射器。
背景技術(shù)：
已知的真空沉積系統(tǒng)用于在大尺寸的基底或面板上制造薄膜結(jié)構(gòu)。例如這種系統(tǒng)被用來沉積CIGS (銅銦鎵硒)太陽能電池或OLED (有機發(fā)光裝置)ニ極管。真空沉積系統(tǒng)通常包括連接至真空沉積室的蒸發(fā)源。真空蒸發(fā)源蒸發(fā) 或升華物質(zhì)，該物質(zhì)以氣態(tài)形式被輸送至真空沉積室。特別地，這種真空蒸發(fā)源被用來蒸發(fā)硒以供玻璃基底在水平的自上而下或自下而上的隊列系統(tǒng)中的硒化。真空沉積室適于接納待由蒸發(fā)物質(zhì)覆蓋的基底從而制作面板。不同的腔室構(gòu)型使得能夠在布置于腔室中的單個基底上或者多個基底上沉積?；卓梢允枪腆w的(例如玻璃薄片)或柔性的(例如金屬或塑料膜)。當基底是柔性的時，這種真空沉積系統(tǒng)可與卷對卷エ藝兼容。已知的真空沉積系統(tǒng)還包括連接至蒸發(fā)源并布置在基底前面的噴射器。噴射器使得能夠通過孔隙或噴嘴在大的表面上噴涂蒸發(fā)物質(zhì)。噴射器的幾何形狀取決于待覆蓋的基底的尺寸和幾何形狀。對于大面積矩形平坦的基底，噴射器包括縱向延伸的噴射器導管?，F(xiàn)有技術(shù)的噴射器包括沿縱軸等距并對齊的相同的噴嘴。噴射器導管的長度至少與基底的長度或?qū)挾醛`樣大。圖I示意性地示出沉積系統(tǒng)和基底(I)的俯視圖。沉積系統(tǒng)包括連接至噴射器(3)的蒸發(fā)源(2)。真空沉積室并未示出?？v向的噴射器(3)與機械裝置組合使用，所述機械裝置用于在方向(Y)上傳遞噴射器(3)和基底(I)之間的相對運動，所述方向(Y)橫切于噴射器(3)的縱軸(X)。在沉積期間，基底(I)或噴射器(3)沿垂直于噴射器(3)的縱軸(X)的方向(Y)移動。這種構(gòu)型使得能夠在整個基底表面上沉積蒸發(fā)物質(zhì)。圖2示意性地示出沿如圖I所示的沉積系統(tǒng)的縱向截面的視圖。沉積系統(tǒng)包括蒸發(fā)源(2)，所述蒸發(fā)源(2)連接至在真空沉積室(5)中的噴射器(3)的導管。噴射器(3)包括沿其縱軸延伸的擴散器(4)。待由沉積物質(zhì)覆蓋的基底(I)放置在真空沉積室(5)中。在自上而下的構(gòu)型中，噴射器(3)在待由沉積層覆蓋的基底(I)的上方，噴射器(3)和基底
(I)之間的距離為約50mm。但是，噴射器和基底之間的距離可根據(jù)待蒸發(fā)的物質(zhì)和預期的沉積能力而變化?；?I)位于滾子(6a、6b)上，所述滾子(6a、6b)處于與噴射器(3)的縱軸(X)平行的平面中?？v向的噴射器(3)通過在所述噴射器的一端的輸入端ロ(未示出)接納來自源(2)的蒸發(fā)物質(zhì)。擴散器(4)沿擴散器的長度將所述蒸發(fā)物質(zhì)噴涂在基底(I)上。沉積的均勻度對于薄膜沉積過程(例如半導體、平板顯示器、有機發(fā)光裝置或太陽能電池的制造)來說是最重要的。但是，利用現(xiàn)有技術(shù)的真空沉積系統(tǒng)仍然難以在基底的表面上獲得高的沉積均勻度，特別是隨著基底尺寸趨于增大時。尤其地，沿與擴散器平行的縱軸X的沉積均勻度由于若干因素而難以獲得，這些因素將在下文詳述。此外，某些蒸發(fā)物質(zhì)并未沉積在基底上而是擴散至沉積室中并最終沉積在腔室的壁上。尤其地，在擴散器末端處擴散的物質(zhì)的大部分被認為損失了。因此在現(xiàn)有技術(shù)的真空沉積系統(tǒng)中的蒸發(fā)物質(zhì)的擴散導致物質(zhì)的顯著損失。平均沉積能力目前限于約85%。并且，用在蒸發(fā)沉積系統(tǒng)中的蒸發(fā)物質(zhì)(例如硒或硫)是腐蝕性的。擴散器會被這些物質(zhì)腐蝕。這種腐蝕的結(jié)果是，噴嘴的幾何形狀被改變，這隨著時間推移改變了擴散型式。因此，現(xiàn)有技術(shù)的擴散器還存在擴散特征隨著時間推移的重復能力的問題。此外，在沉積過程期間，一部分蒸發(fā)物質(zhì)在噴嘴的內(nèi)壁上分解。分解的物質(zhì)會堵塞噴嘴的出ロ孔隙。真空蒸發(fā)沉積裝置中的單個噴嘴孔隙的堵塞會損害沉積在基底上的物質(zhì)的厚度和/或組分的均勻度。在這種情況下，需要清洗噴嘴。此外，同一沉積裝置會用于不同類型的應(yīng)用、或用于具有變化的尺寸的不同基底。根據(jù)應(yīng)用，有時候需要用另ー擴散器來替換擴散器，該另ー擴散器具有優(yōu)化的噴嘴出口孔隙數(shù)量、優(yōu)化的噴嘴位置、幾何形狀和/或生產(chǎn)能力。擴散器清洗或更換操作通常需要關(guān)閉真空蒸發(fā)沉積裝置。但是，每ー加工步驟的停機時間轉(zhuǎn)而變成了増加的制造成本。因此，每ー加工エ件的停機時間都被嚴格控制并且 必須保持在最低限度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是改進蒸發(fā)物質(zhì)的沉積均勻度，特別是沿噴射器的軸線的沉積均勻度。相對于沉積層的厚度(所述厚度在最高的極大值Thmax和最低的極小值Thmin之間變化)而將沉積均勻度定義為正比于
rnn,.n Thnwx - Th,,,,,,—-—-該均勻度必須盡可能最低。本發(fā)明的另ー目的是增加蒸發(fā)沉積系統(tǒng)的沉積能力。本發(fā)明的另一目的是改進沉積過程隨時間推移的重復能力。本發(fā)明的另ー附帯目的是減少清洗或替換擴散器所需的真空蒸發(fā)沉積裝置停機時間。本發(fā)明的另ー附帯目的是改進真空蒸發(fā)沉積裝置的擴散器對不同應(yīng)用的通用性。因此，本發(fā)明提供了一種用于真空蒸發(fā)沉積系統(tǒng)的噴射器，所述噴射器包括噴射導管和擴散器，所述噴射導管適于接納來自真空蒸發(fā)源的蒸發(fā)物質(zhì)，所述擴散器包括多個噴嘴以便將所述蒸發(fā)物質(zhì)擴散至真空沉積室中，每ー噴嘴包括通道，所述通道適于將所述噴射導管連接至所述沉積室。根據(jù)本發(fā)明，所述擴散器具有在空間上變化的噴嘴分布。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，在空間上變化的噴嘴分布意為-所述擴散器包括至少兩個噴嘴，所述至少兩個噴嘴具有不同的通道幾何形狀；和/或-所述擴散器包括至少三個噴嘴，所述至少三個噴嘴沿縱軸排成一線并在兩個相鄰噴嘴之間具有不同的間距。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，至少ー個所述噴嘴包括至少ー個可拆除的擴散器插入件，所述擴散器包括擴散器插入件接納裝置且所述擴散器插入件包括附接裝置，所述附接裝置適于裝配至所述接納裝置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的不同方面
-所述擴散器插入件包括在通道一端處的至少ー個輸入孔隙和在所述通道另一端處的至少ー個輸出孔隙，所述輸入孔隙形成在所述噴射導管的內(nèi)部，所述輸出孔隙形成在所述噴射導管的外部；-所述擴散器包括至少ー個適于封閉噴嘴的擴散器插入件；-所述擴散器接納裝置包括內(nèi)螺紋，而所述擴散器插入件附接裝置包括裝配至所述擴散器內(nèi)螺紋的外螺紋；-所述擴散器接納裝置包括外螺紋，而所述擴散器插入件附接裝置包括裝配至所述擴散器外螺紋的內(nèi)螺紋。本發(fā)明還涉及ー種真空沉積系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括真空蒸發(fā)源、噴射器和真空沉積室，所述噴射器包括噴射導管和擴散器，所述噴射導管適于接納來自真空蒸發(fā)源的蒸發(fā)物質(zhì)，所述擴散器包括多個噴嘴以便將所述蒸發(fā)物質(zhì)擴散至真空沉積室中，每ー噴嘴包括適 于將所述噴射導管連接至所述沉積室的通道，其中所述擴散器具有在空間上變化的噴嘴分布。本發(fā)明還涉及ー種用于校準噴射器的方法，所述方法包括以下步驟(a)按照初始構(gòu)型布置擴散器，所述擴散器包括沿縱軸分布的多個噴嘴；(b)利用處于所述初始構(gòu)型中的所述擴散器將蒸發(fā)物質(zhì)沉積在基底上；(C)測量所述沉積物質(zhì)的均勻度特征；(d)根據(jù)所述所測的均勻度特征而改變所述噴嘴的空間分布，從而減少沉積物質(zhì)的不均勻度。所述方法可包括重復執(zhí)行步驟(b)至(d)直至均勻度特征令人滿意。有利地，執(zhí)行對步驟(b)至(d)的重復直至獲得預先確定的±7%或更佳的均勻度。對所述噴嘴的空間分布的改變包括-改變至少ー個噴嘴通道的幾何形狀；或-改變兩個通道之間的間距。根據(jù)優(yōu)選的變型，至少ー個所述噴嘴包括至少ー個可拆除的擴散器插入件，而對所述噴嘴的空間分布的改變包括用另一可拆除的擴散器插入件來替換該可拆除的擴散器插入件。有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例，每一所述噴嘴包括一個如在上文已公開的可拆除擴散器插入件，從而使對所述噴嘴的空間分布的改變變得容易且僅包括用其它可拆除的擴散器插入件來替換該可拆除的擴散器插入件。本發(fā)明還涉及ー種用于制造擴散器的方法，所述擴散器用于真空沉積系統(tǒng)的噴射器，所述方法包括以下步驟(e)制造用于真空沉積系統(tǒng)的噴射器，所述噴射器包括擴散器，所述擴散器包括沿縱軸排成ー線的至少多個擴散器插入件接納裝置，(f)制造包括附接裝置的可拆除的擴散器插入件，所述附接裝置適于裝配至所述擴散器的所述接納裝置，(g)將所述可拆除的擴散器插入件組裝至所述擴散器。本發(fā)明的還有另一方面涉及用于制造擴散器的方法，所述擴散器用于真空沉積系統(tǒng)的噴射器，所述方法包括以下步驟
(h)提供包括擴散器的噴射器，所述擴散器包括噴射導管和沿縱軸排成一線的至少多個擴散器插入件接納裝置；( i )利用擴散流動模型模擬擴散器插入件的擴散特征；(j)根據(jù)每ー插入件沿所述擴散器的縱軸的各自的位置來校正一組多個插入件的擴散特征；(k)將希望的擴散特征與該組擴散器插入件的模擬的擴散特征比較；( I)根據(jù)希望的擴散特征確定擴散器插入件的分布；(m)將包括附接裝置的擴散器插入件插入對應(yīng)的接納裝置中，所述附接裝置適于裝配至所述擴散器的所述接納裝置。本發(fā)明特別適用于真空蒸發(fā)沉積系統(tǒng)以便執(zhí)行CIGS類型太陽能電池的硒化步 驟。本發(fā)明還涉及在下文的描述中公開的特征，所述特征將被單獨考慮或根據(jù)任何可行的技術(shù)組合而考慮。


本說明僅出于非限制的示例性目的而給出，且在參考附圖時將更好地被理解，其中圖I示意性地示出沉積系統(tǒng)和待由蒸發(fā)物質(zhì)覆蓋的基底的俯視圖；圖2示意性地示出圖I的沉積系統(tǒng)沿縱向截面的側(cè)視圖；圖3示出在基底上沿噴射器縱軸的位置測量的沉積層厚度；圖4不意性地不出沉積系統(tǒng)和待覆蓋的基底的仰視圖；圖5A和圖5B示意性地示出具有不同的通道幾何形狀的不同噴嘴；圖6根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出擴散器插入件，所述插入件附接至擴散器；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的相對于待覆蓋基底的插入件位置的構(gòu)型；圖8根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出噴射器的局部剖視圖；圖9根據(jù)本發(fā)明的實施例示出可拆除的擴散器插入件的立體圖。
具體實施例方式圖3示出由例如圖I和圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的真空沉積系統(tǒng)獲得的沉積層的均勻度分布曲線。更確切地，圖3的均勻度分布曲線是通過這樣獲得的根據(jù)在玻璃基底(I)上沿噴射器(3)的縱軸X的位置而測量硒層的厚度。玻璃基底(I)的總體尺寸為60X40cm。位置X=O對應(yīng)于面向噴射器(3)的輸入端ロ(3a)的基底邊界。位置X=60cm對應(yīng)于面向噴射器(3)的對面端(3b)的基底邊界。從圖3的均勻度分布曲線得出幾個觀察結(jié)果。首先，在基底的邊界處、即分別在位置X=O和X=60cm處所沉積的硒的厚度是類似的(約2. 3 y m)。但是，在基底上的沉積是顯然不均勻的。分布曲線示出在基底中央(XlOcm)處的局部峰值厚度和在側(cè)部的兩個局部極小值。此外，分布曲線不是關(guān)于軸Y対稱的，該軸Y穿過基底的中央。不均勻度衡量了最小、最大和平均厚度之間的統(tǒng)計差異。在圖3中厚度的不均勻度共計約±8. 9%。
圖4根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出沉積系統(tǒng)和基底(I)的俯視圖。蒸發(fā)源(2)經(jīng)由連接管(8)和連接凸緣(9)連接至噴射器(3)。噴射器(3)包括沿其縱軸延伸的擴散器(4)。待由沉積物質(zhì)覆蓋的基底(I)放置在真空沉積室(5)中。真空沉積室具有寬度2*V。擴散器(4)具有長度W。基底(I)具有寬度D。擴散器長度W略大于基底寬度D。真空沉積室的寬度2*V大于擴散器(4)的長度W。在某些構(gòu)型中，若干個基底可并排放置在真空沉積室中以便增加生產(chǎn)能力。例如，兩個具有D/2的寬度的基底可彼此相鄰地放置在同一沉積室中，以便同時接納來自單個擴散器(4)的蒸發(fā)沉積物質(zhì)。圖4示出了真空沉積系統(tǒng)。源(2)在物質(zhì)的蒸發(fā)或升華溫度之上將該物質(zhì)蒸發(fā)或升華。硒的溫度為約350°C。噴射器(3)被加熱以防止蒸發(fā)物質(zhì)在噴射器內(nèi)凝結(jié)。可能地，沉積室(5)的壁也被加熱?；?I)因此接收來自噴射器(3)和來自沉積室(5)的任何其他熾熱部件的熱輻射。但是，由基底接收的熱輻射并不在基底的表面上均勻分布。該不均勻的加熱導致基底溫度在空間上的變化?？梢詼y量基底溫度的不均勻度。所測的基底上的溫度通常并不關(guān)于軸Y對稱，該軸Y穿過沉積室的中央并橫切于縱軸X。結(jié)果，蒸發(fā)物質(zhì)趨向于在具有相對較低溫度的位置上凝結(jié)，而沉積在較高溫度位置上的物質(zhì)更容易傾向于再擴散或再蒸發(fā)。
另ー方面涉及到如圖4所示的噴射器(3)的幾何形狀。噴射器導管接納來自輸入端ロ的蒸發(fā)物質(zhì)，所述輸入端ロ在噴射器縱軸的一端(3a)處。但是，由于從輸入端ロ(3a)至噴射器(3)的對面端(3b)的壓降，沿噴射器的軸線的物質(zhì)流動不是恒定的。基底溫度的空間上變化連同噴射器構(gòu)型轉(zhuǎn)而導致蒸發(fā)物質(zhì)在基底(I)上沿噴射器縱軸的不均勻沉積。圖3中的所測厚度分布曲線因而可能起因于不對稱噴射和基底溫度不均勻度的組合影響。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，擴散器(4)包括不同幾何形狀的噴嘴和/或噴嘴沿噴射器縱軸的空間上不均勻分布，以減少基底上的沉積物質(zhì)厚度的不均勻度。更確切地，擴散器(4)包括至少兩個具有不同通道幾何形狀的噴嘴或至少三個噴嘴，所述至少三個噴嘴沿縱軸排成ー線并在兩個相鄰噴嘴之間具有不同間隔。圖5A根據(jù)本發(fā)明的實施例示意性地示出擴散器(4)的縱向剖視圖。噴射器(3)的形狀是具有圓形橫截面和縱軸X的空心圓柱。可在噴射器本體的一側(cè)上機加工擴散器(4)。擴散器(4)也可以是單獨的機械部件，并附接至噴射器(3)的本體中的開ロ。擴散器(4)包括沿縱軸X排成ー線的多個噴嘴(9a、9b、……、9j)。每ー噴嘴(9a、9b、……、9j)通常包括通道(13)、在噴射導管內(nèi)部的輸入孔隙(11)和在噴射導管外部的輸出孔隙(12)?，F(xiàn)有技術(shù)的擴散器通常具有相同噴嘴沿縱軸的周期性分布，在相鄰噴嘴之間具有恒定的距離。根據(jù)本發(fā)明的實施例，擴散器的不同噴嘴具有不同的幾何特征。圖5A示意性地示出不同類型的插入件，插入件在插入擴散器接納裝置時構(gòu)成了噴嘴。例如插入件和噴嘴(9a)以及插入件和噴嘴(9b)具有直通道、ー個輸入孔隙和ー個輸出孔隙。但是，噴嘴(9b)的通道的直徑大于噴嘴(9a)的通道的直徑，因此噴嘴(9b)比噴嘴(9a)產(chǎn)生更大的擴散流量。不同的噴嘴可具有不同的輸出孔隙尺寸和/或不同形狀的通道、輸入和/或輸出孔隙。插入件和噴嘴(9a)具有帶圓形橫截面的圓柱形通道；另ー插入件和噴嘴(9k)可具有圓錐形通道。噴嘴可包括呈斜面的輸入和/或輸出孔隙。擴散器(4)可包括具有不同通道長度的不同噴嘴。
另ー插入件和噴嘴(9f)包括將單個輸入孔隙連接至多個輸出孔隙的通道。相反，另ー噴嘴可包括將多個輸入孔隙連接至單個輸出孔隙的通道。另ー噴嘴可包括多個通道，每一通道連接ー個或若干個孔隙。根據(jù)ー個實施例，插入件和噴嘴(9i)包括圓柱形通道，所述通道具有垂直于縱軸X的中心軸，且該噴嘴包括多個側(cè)向輸出孔隙。根據(jù)另ー實施例，不同的插入件和噴嘴(9d、9g)包括的通道相對于縱軸具有不同的通道軸角度。在特定的實施例中，通道軸的角度根據(jù)噴嘴沿擴散器縱軸的位置而變化。例如，在擴散器(4)的兩端處的噴嘴(9d、9e、9g和9h)可向沉積室的中央傾斜。圖5B示意性地示出另ー類型的噴嘴(9m)，該噴嘴插入擴散器接納裝置。噴嘴(9m)包括直通道、輸入徑向孔隙和輸出孔隙。具有不同噴嘴幾何形狀的擴散器構(gòu)型使得能夠改變通過擴散器的蒸發(fā)物質(zhì)的流量以減少沉積物質(zhì)的不均勻度。該擴散器構(gòu)型使得能夠補償溫度和/或蒸發(fā)物質(zhì)流量的不均勻度。噴嘴的幾何形狀和分布還使得能夠減少沉積在沉積室壁(5)上的物質(zhì)的損失。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，相鄰噴嘴之間的間距不是恒定的。為此，可用預先確定的 噴嘴位置間的間距來制造擴散器。根據(jù)優(yōu)選的實施例，擴散器包括等間距的噴嘴位置，但某些噴嘴被塞住。帶有端蓋的特定插入件(9c)可用于實現(xiàn)噴嘴的局部堵塞。圖7示出基底和擴散器構(gòu)型的俯視圖。擴散器包括沿擴散器長度分布的幾十個噴嘴。每ー噴嘴由黒色方塊或圓點代表，所述方塊或圓點對應(yīng)于具有兩種截然不同噴嘴幾何形狀的噴嘴。箭頭代表個別具有端蓋的噴嘴，該噴嘴被塞住以便改變蒸發(fā)物質(zhì)在基底的邊界附近的沉積?，F(xiàn)在將參考圖8和圖9描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖8示意性地示出具有擴散器
(4)的噴射器(3)的局部剖視圖。噴射器(3)包括噴射導管，該噴射導管是具有圓形橫截面的空心圓柱。擴散器(4)包括多個通孔(14)。優(yōu)選地，每一孔(14)包括帶螺紋部分。根據(jù)該實施例，擴散器包括插入每一孔(14)中的可拆除的擴散器插入件(9)。當擴散器插入件
(9)插入孔(14)中時，它形成了噴嘴。圖9根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例示出可拆除的擴散器插入件(9)的立體圖。擴散器插入件(9)具有大致圓柱形的形狀。擴散器插入件(9)包括將多個輸入孔隙(lla、llb、llc)連接至輸出孔隙(12)的內(nèi)部通道(13)。擴散器插入件(9)包括外螺紋(15)。擴散器插入件包括法蘭六角頭以便用普通扳手將所述擴散器插入件擰至擴散器孔(14)中。插入件(9)因此可輕松地插入和從擴散器(4)拆除。帶有相同的螺紋孔(14)的擴散器(4)適于接納如在上文中參考圖5A至圖5B詳述的具有各種幾何特征的擴散器插入件。在蒸發(fā)物質(zhì)導致擴散器插入件(9)的腐蝕的情況下，被腐蝕的擴散器插入件被輕松地由新的擴散器插入件替換。擴散器插入件(9)的替換比整個擴散器(4)或噴射器(3)的替換更便宜。示于圖5A的特定的擴散器插入件(9c)設(shè)置有端蓋，由此防止了任何蒸發(fā)物質(zhì)的擴散。這種具有端蓋的插入件充當塞子以便封閉擴散器孔(14)?？蓪⒍鄠€這種具有端蓋的插入件塞入幾個擴散器孔(14)，而將正常的通道敞開的擴散器插入件插入其它擴散器孔。由此可嚴密地控制蒸發(fā)物質(zhì)通過擴散器的空間分布。例如，在形成如圖3所示的沉積分布曲線的沉積系統(tǒng)中，可在擴散器的中央和靠近兩端處塞入帶有端蓋的插入件，以減少沉積厚度的局部峰值。這種具有端蓋的插入件還可用于調(diào)節(jié)運行的擴散器長度以適應(yīng)基底的實際尺寸。這使得標準擴散器的制造和所述擴散器為每ー應(yīng)用的定制成為可能。
根據(jù)圖6所示的可供選擇的擴散器插入件實施例，擴散器(4)包括外螺紋部分以便接納擴散器插入件，而擴散器插入件(9k’)包括內(nèi)螺紋部分。根據(jù)本發(fā)明的另ー實施例，擴散器插入件的空間分布沿擴散器(4)的縱軸變化。例如，以某ー密集度來實現(xiàn)噴嘴，該密集度根據(jù)預期的局部擴散流量而變化孔隙的較高密集度對應(yīng)于較高的擴散流量。根據(jù)特定的實施例，具有端蓋的擴散器插入件可用于改變相鄰的通道敞開的擴散器插入件之間的距離。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，擴散器是區(qū)別于噴射器的機械部件，具有預先確定的擴散插入件空間分布。優(yōu)選地，噴射器由鍍鉻或電拋光的不銹鋼制成。擴散器插入件由適于承受高溫蒸發(fā)物質(zhì)的腐蝕的材料制成。優(yōu)選地，擴散器插入件由石墨或陶瓷制成。本發(fā)明的另一方面涉及噴射器的校準過程。在第一步驟中，按照初始構(gòu)型(例如具有恒定距離的相同的噴嘴或擴散器插入件)來布置擴散器，利用該擴散器初始構(gòu)型來執(zhí)行蒸發(fā)物質(zhì)在基底上的沉積。隨后，測量所述沉積物質(zhì)的均勻度特征。根據(jù)所測的不均勻度，一個或幾個擴散器插入件被替換為其它噴嘴/擴散器插入件或具有端蓋的擴散器插入件。若有必要，重復沉積和測量步驟直至獲得令人滿意的均勻度。例如，定義了最大不均勻度的 數(shù)值可用于確定操作條件。不均勻度的標準可用于控制沉積狀況隨時間推移的重復能力并確定何時需要替換擴散器插入件。本發(fā)明的還有另一方面涉及用于制造擴散器的過程。在第一步驟中，利用擴散流動模型模擬了擴散器插入件的擴散特征。在第二步驟中，根據(jù)每ー插入件沿所述擴散器縱軸的各自的位置而校正了一組多個插入件的擴散特征。在另ー步驟中，將希望的擴散特征與所模擬的該組擴散器插入件的擴散特征相比較。本發(fā)明適用于薄膜CIGS太陽能電池的硒層的沉積過程。噴射器可用于其它化學元素或物質(zhì)、特別是例如鎘、締、鋅、磷或鎂的沉積。本發(fā)明使得能夠改進沉積材料沿噴射器(3)的縱軸的均勻度。利用本發(fā)明，同一沉積裝置可用于不同類型的應(yīng)用或用于具有變化的尺寸的不同基底。根據(jù)應(yīng)用，可替換擴散器和/或擴散器插入件以優(yōu)化噴嘴輸出孔隙數(shù)量、位置和/或生產(chǎn)能力。更換擴散器插入件較快，因而真空沉積裝置的停機時間保持在最低限度。本發(fā)明使得能夠改進由真空蒸發(fā)沉積裝置沉積的材料的均勻度隨時間推移的重復能力。
權(quán)利要求
1.一種用于真空蒸發(fā)沉積系統(tǒng)的噴射器(3)，所述噴射器包括 噴射導管，所述噴射導管適于接納來自真空蒸發(fā)源(2)的蒸發(fā)物質(zhì)，以及 擴散器(4)，所述擴散器包括多個噴嘴以便將所述蒸發(fā)物質(zhì)擴散至真空沉積室(5)中，每一噴嘴包括適于將所述噴射導管連接至所述沉積室(5)的通道(13)， 其特征在于，所述擴散器(4)具有空間上變化的噴嘴分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴射器(3)，其特征在于，所述噴射器包括至少兩個具有不同通道幾何形狀的噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的噴射器(3)，其特征在于，所述擴散器包括至少三個噴嘴，所述至少三個噴嘴沿縱軸排成一線并在兩個相鄰噴嘴之間具有不同間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任一項所述的噴射器(3)，其特征在于，至少一個所述噴嘴包括至少一個可拆除的擴散器插入件(9)，所述擴散器(4)包括擴散器插入件接納裝置，而所述擴散器插入件(9)包括附接裝置(15)，所述附接裝置適于裝配至所述接納裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴射器(3)，其特征在于，所述擴散器插入件(9)包括在所述通道(13)的一端并形成在所述噴射導管內(nèi)部的至少一個輸入孔隙(ll、lla、llb、llc)和在所述通道(13)的另一端并形成在所述噴射導管外部的至少一個輸出孔隙(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴射器(3)，其特征在于，所述擴散器包括至少一個適于塞住噴嘴的擴散器插入件(9c)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6的任一項所述的噴射器(3)，其特征在于，所述擴散器(3)接納裝置包括內(nèi)螺紋，且所述擴散器插入件(9)附接裝置包括裝配至所述擴散器內(nèi)螺紋的外螺紋(15)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至6的任一項所述的噴射器(3)，其特征在于，所述擴散器(3)接納裝置包括外螺紋，且所述擴散器插入件(9)附接裝置包括裝配至所述擴散器外螺紋的內(nèi)螺紋。
9.一種真空沉積系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括真空蒸發(fā)源、根據(jù)權(quán)利要求I至8的任一項所述的噴射器以及真空沉積室。
10.一種用于校準根據(jù)權(quán)利要求I至8的任一項所述的噴射器的方法，所述方法包括以下步驟 Ca)按照初始構(gòu)型布置擴散器，所述擴散器包括沿縱軸分布的多個噴嘴； (b)利用處于所述初始構(gòu)型中的所述擴散器將蒸發(fā)物質(zhì)沉積在基底上； (c)測量所述沉積物質(zhì)的均勻度特征； (d)根據(jù)所測的均勻度特征改變所述噴嘴的空間分布，從而減少沉積物質(zhì)的不均勻度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法包括對步驟(b)至(d)的重復執(zhí)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中至少一個所述噴嘴包括至少一個可拆除的擴散器插入件，而對所述噴嘴的空間分布的改變包括用另一可拆除的擴散器插入件替換該可拆除的擴散器插入件。
13.用于制造擴散器的方法，所述擴散器用于根據(jù)權(quán)利要求I至8的任一項所述的用于真空沉積系統(tǒng)的噴射器，所述方法包括以下步驟 (e)制造用于真空沉積系統(tǒng)的噴射器，所述噴射器包括擴散器，所述擴散器包括沿縱軸排成一線的至少多個擴散器插入件接納裝置，(f)制造包括附接裝置的可拆除的擴散器插入件，所述附接裝置適于裝配至所述擴散器的所述接納裝置， (g)將所述可拆除的擴散器插入件組裝至所述擴散器。
14.用于制造擴散器的方法，所述擴散器用于真空沉積系統(tǒng)的噴射器，所述方法包括以下步驟 (h)提供包括擴散器的噴射器，所述擴散器包括噴射導管和沿縱軸排成一線的至少多個擴散器插入件接納裝置； (i)利用擴散流動模型模擬擴散器插入件的擴散特征； (j)根據(jù)每一插入件沿所述擴散器的縱軸的各自的位置來校正一組多個插入件的擴散特征； (k)將希望的擴散特征與該組擴散器插入件的模擬的擴散特征比較； (I)根據(jù)希望的擴散特征確定擴散器插入件的分布； (m)將包括附接裝置的擴散器插入件插入對應(yīng)的接納裝置中，所述附接裝置適于裝配至所述擴散器的所述接納裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于真空蒸發(fā)沉積系統(tǒng)的噴射器，所述噴射器包括噴射導管和擴散器，所述噴射導管適于接納來自真空蒸發(fā)源的蒸發(fā)物質(zhì)，所述擴散器包括多個噴嘴以便將所述蒸發(fā)物質(zhì)擴散至真空沉積室中，每一噴嘴包括適于將所述噴射導管連接至所述沉積室的通道。根據(jù)本發(fā)明，所述擴散器具有空間上變化的噴嘴分布。本發(fā)明還涉及用于校準噴射器的方法和用于制造噴射器的擴散器的方法。
文檔編號C23C16/448GK102787298SQ201210157290
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者C·德奧利維拉, F·施特梅倫, J-L·居約克斯 申請人:瑞必爾