Оснастка подложкодержателя для нанесения контактов на гетероструктурные солнечные элементы

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к устройствам для нанесения контактов на гетероструктурные элементы, а именно, к оснастке подложкодержателя для магнетронных систем с вращающимися подложкодержателями, используемыми для нанесения контактов на одиночные гетероструктурные солнечные элементы на основе монокристаллического, квазимонокристаллического и мультикремния.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для нанесения фронтальных и тыльных контактов на гетероструктурные солнечные кремниевые элементы, в основном, используется магнетронное распыление мишеней из необходимого материала. Для нанесения фронтальных прозрачных проводящих контактов используются мишени из оксида индия-олова, а для нанесения тыльных контактов используются металлические мишени и/или мишени из прозрачных проводящих оксидов. Существенной задачей является краевая изоляция гетероструктурных солнечных элементов, так как в случае осаждения металлической пленки или пленки из оксида индия-олова на край или торец гетеростуктурного солнечного элемента происходит электрическое шунтирование фронтальной и тыльной стороны солнечного элемента, в свою очередь, приводящее к существенным потерям мощности солнечного элемента, или же к полной его неработоспособности. Решением данной проблемы является использование специальных масок, позволяющих избежать напыления материала мишеней на края гетероструктурных солнечных элементов.
При этом актуальной задачей является возможность использования магнетронных систем с расположением мишеней только над фронтальными или тыльными сторонами гетероструктурных солнечных элементов, в том числе, для нанесения контактов только на индивидуализированные гетероструктурные солнечные элементы. Для промышленных магнетронных систем применяются специальные паллеты с большим количеством сквозных посадочных мест (от 30 до 72) под гетероструктурные солнечные кремниевые элементы. Мишени в камере установки находятся сверху и снизу, при прохождении паллеты между мишенями края посадочного места выполняют роль маски, изолирующей края гетероструктурных солнечных кремниевых элементов от материала, распыляемого с нижней мишени. Для систем с небольшой производительностью, в которых мишени располагаются только сверху, и возможна только одиночная загрузка, такую конструкцию использовать невозможно, и необходима индивидуальная оснастка для каждого гетероструктурного солнечного элемента.
Известен держатель для осаждения органического материала из паровой фазы (публикация ВОИС WO 03/004719 Al, С23С 14/04, 16/04, H01L 21/00, 16.01.2003), содержащий прямоугольную рамку - держатель подложки и круглый держатель маски. Однако, такой держатель не решает специфические проблемы магнетронного распыления контактов, в частности, осаждения материала контакта на край или торец гетеростуктурного элемента.
Известен держатель подложек для нанесения покрытия магнетронным распылением (патент RU 2539487, МПК С23С 14/56 (2006.1), С23С 14/24 (2006.1), 03.05.2012). Держатель состоит, по меньшей мере, из одного модуля, имеющего насадку-раму, выполненную с возможностью поворота в горизонтальной или вертикальной плоскости, с местами, в которых размещают и фиксируют подложки. Затем насадку-раму устанавливают подвижно в обойму и перемещают по направляющим обоймы в позицию ожидания или рабочую позицию. При передаче насадки-рамы в рабочую позицию ей сообщают поворотное перемещение в горизонтальной или в вертикальной плоскости для изменения расположения подложек относительно источника плазмы. Таким образом обеспечивается возможность доступа рабочей среды ко всем обрабатываемым поверхностям подложки. Недостатком данного решения является большой вес и сложность конструкции, а также отсутствие маскирования.
Конструктивно, наиболее близким аналогом настоящей полезной модели является держатель подложек со сплошным основанием и с посадочными площадками для одиночных подложек (полезная модель RU 157964, МПК С23С 16/458, C232C 14/50, 20.12.2015). Однако, данное техническое решение разработано в соответствии с требованиями плазмохимического осаждения, а не магнетронного распыления. К тому же, оно не может быть использовано для нанесения контактов на индивидуализированные (одиночные) гетероструктурные солнечные элементы, а также при его использовании в магнетронных системах орбитального типа может образоваться недопыление материалов мишеней в местах, близких к изоляционной кромке гетероструктурных солнечных элементов.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение одиночной загрузки гетероструктурных солнечных элементов в магнетронные системы орбитального типа с небольшой производительностью.
Техническим результатом полезной модели является недопущение осаждения материала мишени на край или торец гетероструктурного солнечного элемента, недопыления материала мишени в местах, близких к изоляционной кромке гетереструктурного солнечного элемента, что обеспечивает равномерное напыление контактов, обеспечение низкого веса оснастки.
Согласно полезной модели, технический результат достигается за счет того, что оснастка подложкодержателя для нанесения контактов на гетероструктурные солнечные элементы в орбитальных магнетронных системах содержит в целом прямоугольные держатель и маску. Держатель и маска содержат отверстия для направляющих штифтов, ориентирующих маску на держателе, и выемки для позиционирования оснастки на загрузочном роботе магнетронной системы, причем углы упомянутых держателя и маски выполнены скошенными. В держателе оснастки выполнены отверстия для вакуумной откачки воздуха, на фронтальной стороне держателя содержится приподнятая верхняя часть и заглубленное посадочное место для гетероструктурного солнечного элемента, ограниченное внутренней стенкой приподнятой верхней части, а на тыльной стороне держателя выполнено углубление. Маска содержит внутреннюю наклонную стенку и выступающую кромку, прилегающую к внутренней наклонной стенке. Вертикальная стенка выступающей кромки выполнена соприкасающейся с внутренней стенкой приподнятой верхней части держателя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1. Вид оснастки в сборе сверху.
Фиг. 2. Оснастка в сборе в сечении А-А.
Фиг. 3. Оснастка в сборе в сечении Б-Б.
Фиг. 4. Вид держателя снизу.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На фиг. 1 приведен вид сверху оснастки подложкодержателя орбитальной магнетронной системы с одиночной загрузкой в соответствии с настоящей полезной моделью. Данная оснастка содержит держатель 1 и маску 2. В маске 2 и держателе 1 выполнены отверстия 3 для направляющих штифтов (не показаны), скрепляющих маску 2 и держатель 1, и ориентирующих маску 2 на держателе 1. Также в маске 2 и держателе 1 выполнены выемки 4 для позиционирования оснастки на загрузочном роботе орбитальной магнетронной системы.
В держателе 1 выполнены отверстия 5 для вакуумной откачки воздуха, оставшегося после загрузки гетероструктурного солнечного элемента. На тыльной стороне держателя имеется углубление 6. Углубление 6 может быть выполнено в виде нескольких трапециевидных вырезов. Такие вырезы предназначены для уменьшения общей массы оснастки. Слишком тяжелая оснастка может привести к неисправности загрузочного робота.
На фронтальной стороне держателя 1 имеется заглубленное посадочное место 7 для гетероструктурного солнечного элемента (не показан). Размер углубления 6 меньше размера посадочного места 7 (фиг. 2, 3).
Приподнятая верхняя часть 8 держателя 1 в рабочем состоянии соприкасается с маской 2 и штифтами (не показаны).
Маска 2 имеет выступающую кромку 9 и внутреннюю наклонную стенку 10. Выступающая кромка 9 прилегает к внутренней наклонной стенке. В рабочем состоянии, на посадочное место 7 уложен гетероструктурный солнечный элемент, на гетероструктурный солнечный элемент выступающей кромкой 9 установлена маска 2, с помощью штифтов позиционируемая на держателе. Внутренняя наклонная стенка 10 маски 2 позволяют избегать недопыления материала в местах, близких к изоляционной кромке (обеспеченной маской 2) на гетероструктурном солнечном элементе. Наклон внутренней наклонной стенки 10 составляет приблизительно 45°. Выступающая кромка 9 имеет вертикальную стенку 11, соприкасающуюся с внутренней стенкой 12 приподнятой верхней части 8 (фиг. 2, 3).
Держатель 1 и маска 2, в общем прямоугольной формы, имеют скошенные углы (фиг. 1, 4), предназначенные для уменьшения общей площади, занимаемой оснасткой на вращающемся столике.
Размер оснастки составляет приблизительно 175×175×10 мм. Оснастка может быть изготовлена из антикоррозионных сталей, алюминия или алюминиевых сплавов.