用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统，包括工艺腔、设置在工艺腔内的阴极管以及与工艺腔的抽气端连接的抽真空装置，还包括：控制器，以及分别与控制器电连接的压力传感器、第一电控流量计、第二电控流量计和第三电控流量计；压力传感器安装在工艺腔上，用于检测工艺腔内的气压；离化气体经由第一电控流量计通入到阴极管内；压力调节气体经由第二电控流量计通入到工艺腔内；反应气体经由第三电控流量计通入到工艺腔内。本实用新型专利技术能够满足RPD设备的工艺要求，在获得稳定、可靠的成膜质量的同时，解决了人工计算和调节工艺压力所产生的操作繁琐、计算复杂、过程滞后以及控制精度差的问题。

【技术实现步骤摘要】
用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统
本技术涉及反应式等离子体沉积设备领域，尤其涉及一种用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统。
技术介绍
相较传统的磁控溅射方法，反应式等离子体沉积RPD，具有材料成本低，占地面积小、高操作性以及低表面损伤等多种优点，目前已经广泛应用于晶体硅、薄膜电池等多种太阳能电池的制备中。在RPD工艺过程中，对各工艺气体流量及工艺气体之间比例关系乃至工艺腔中的压力，均需要精确且稳定的控制，若无法在保持各工艺气体之间的比例关系的同时实现腔室压力的精确控制，则无法保证制备工艺的重复性和可靠性，对镀膜的质量会产生不良影响。然而，当前尚没有一套完整的工艺压力自动控制方案，通常采用的是人工计算和调节工艺压力，因而会产生操作繁琐、计算复杂、过程滞后以及控制精度差的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统，以满足上述RPD工艺需求，实现对工艺腔内的工艺压力精确且自动的控制。本技术采用的技术方案如下：一种用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统，包括工艺腔、所述工艺腔上的阴极管以及与所述工艺腔的抽气端连接的抽真空装置，还包括：控制器，以及分别与所述控制器电连接的压力传感器、第一电控流量计、第二电控流量计和第三电控流量计；所述压力传感器安装在所述工艺腔上，用于检测所述工艺腔内的气压；离化气体经由所述第一电控流量计通入到所述阴极管内；压力调节气体经由所述第二电控流量计通入到所述工艺腔内；反应气体经由所述第三电控流量计通入到所述工艺腔内。优选地，所述电控流量计为质量流量计。优选地，所述离化气体为氩气。优选地，所述反应气体为氧气。优选地，所述压力调节气体为惰性气体。优选地，所述惰性气体为氩气或氮气。优选地，所述工艺压力控制系统还包括：第一阀门、第二阀门以及第三阀门；所述第一电控流量计与所述阴极管的一端连接；所述第二电控流量计通过所述第二阀门与所述工艺腔的第一进气接口连接；所述第三电控流量计通过所述第三阀门与所述工艺腔的第二进气接口连接。优选地，所述第一进气接口和所述第二进气接口均位于所述阴极管的下方。优选地，其特征在于，所述阴极管为空心钽管。优选地，所述抽真空装置还包括分子泵、前级泵以及阀组。本技术提供的了一套完整的反应式等离子体沉积工艺腔工艺压力自动控制系统，控制器通过压力传感器检测工艺腔内压力，并借由三路流量计分别对离化气体、反应气体以及压力调节气体的流量进行精确控制，从而能够满足RPD设备的工艺要求，在获得稳定、可靠的成膜质量的同时，解决了人工计算和调节工艺压力所产生操作繁琐、计算复杂、过程滞后以及控制精度差的问题。附图说明为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步描述，其中：图1为本技术提供的用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统实施例的示意图。附图标记说明：1工艺腔2阴极管3抽真空装置4压力传感器5第一阀门6第二阀门7第三阀门具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。本技术提供了一种用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统的实施例，适用于多种产品的镀膜工艺，尤其是表面低电阻、高透光率的氧化物光伏薄膜电池，如图1所示的示意图，其包括工艺腔1、设置在工艺腔上的阴极管2以及与工艺腔的抽气端连接的抽真空装置3(图中虚线框)，并且本系统还包括：控制器，以及分别与控制器电连接(图中用另一种虚线表示电连接，以与前述抽真空装置3的虚线框区分)的压力传感器4、第一电控流量计、第二电控流量计和第三电控流量计，这里所称电控流量计在本技术的另一个实施例中，采用的是计量准确、响应快速的质量流量计，借以进一步提升本技术的可靠性和灵活性。其中，上述部件具体的机械连接方式，可以参考如下：压力传感器4安装在工艺腔1上，由于其作用是检测工艺腔1内的气压，因而优选将其设置在工艺腔1的上方；接着，三种气体的接入方式，离化气体可以经由第一电控流量计通入到前述阴极管2内，压力调节气体则经由第二电控流量计通入到工艺腔1内，反应气体经由第三电控流量计通入到工艺腔1内，在实际操作中，阴极管设置在工艺腔上，其一端置于外部，另一端则在工艺腔内，第一电控流量计可以通过第一阀门5与阴极管2的远离工艺腔的一端连接，第二电控流量计可以通过第二阀门6与工艺腔1的第一进气接口(图中未示)连接，第三电控流量计可以通过第三阀门7与工艺腔1的第二进气接口(图中未示)连接，并且，考虑到电离沉积工艺实际工况，还可以进一步在工艺腔1上将第一进气接口和第二进气接口均设置在阴极管2的下方。这里，还需对上述实施例说明的是，其中所称第一、第二、第三，仅是在叙述中作为相同名称部件的区分，没有次序、等级、大小等之分。结合图1以及上述实施例及其优选方案，对其工作方式进行如下说明：通过前述抽真空装置3将工艺腔1抽真空至约1×10-3Pa(帕)的高真空状态，这里所采用的抽真空装置3主要由分子泵、前级泵(机械泵)以及相关阀组构成，在分子泵达到额定的转速以后它的抽气速率基本固定不变，这时工艺腔1的压力主要由进气量来决定，进气量在本技术中则是由前述三种气体的电控流量计所控制的总进气流量构成，举例而言，由压力传感器检测到此时的工艺腔内压力为需求的真空状态后，前述控制器根据设定的工艺压力(这里所称设定的工艺压力表示镀膜工艺过程中，根据镀膜的不同需求而预定的目标压力设定值)，通过PID等控制算法计算出所需要的总进气量，再根据设定的三个电控流量计的流量比例关系以及气体质量流量转换系数等因数，计算出当前的三个电控流量计的设定值，接着控制器将该设定值分别发送给三个电控流量计，通过上述流量计向工艺腔内注入工艺气体；注入工艺气体后(以及后续反应过程中的气体消耗)，工艺腔内的压力会发生变化，则通过压力传感器实时检测工艺腔内的实际压力值，控制器将该实际压力值与上述设定的工艺压力求差，并根据该差值对工艺腔内的压力进行实时补偿，补偿方式可以如上，即通过差值计算出上述流量计的修正值，并以该修正值控制流量计对工艺腔内的压力进行调节，目的是使工艺腔内压力达到工艺需求的目标压力。实际过程可以参考如下，通过第一电控流量计和第二电控流量计分别向阴极管2的一端和工艺腔1同时通入离化气体和压力调节气体(在某些制备工艺下，也需要反应气体同时注入，即三组电控流量计同时开启)，使得工艺腔1压强达到1Pa左右，阴极管2内的压强则为几十帕到几百帕，这里需要说明的是所述离化气体是按照其作用命名，其是辉光放电时需被离化的气体，并在引弧成功后提供能够维持弧光放电所需的气体离子，本技术优选采用氩气；另外，在实际操作中，压力调节气体可以是氩气或氮气等惰性气体；并且，前述阴极管2则可以是空心钽金属管。接着，通过对空心钽管和辅助阳极之间施加几百伏特的电压使空心钽管的端部内外的氩气发生辉光放电，产生等离子体，此时放电电流为数个安培，此过程称为辉光放电引弧。引弧成功后，辉光放电形成的氩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统，包括工艺腔、所述工艺腔上的阴极管以及与所述工艺腔的抽气端连接的抽真空装置，其特征在于，还包括：控制器，以及分别与所述控制器电连接的压力传感器、第一电控流量计、第二电控流量计和第三电控流量计；所述压力传感器安装在所述工艺腔上，用于检测所述工艺腔内的气压；离化气体经由所述第一电控流量计通入到所述阴极管内；压力调节气体经由所述第二电控流量计通入到所述工艺腔内；反应气体经由所述第三电控流量计通入到所述工艺腔内。

【技术特征摘要】
1.一种用于反应式等离子体沉积工艺腔的工艺压力控制系统，包括工艺腔、所述工艺腔上的阴极管以及与所述工艺腔的抽气端连接的抽真空装置，其特征在于，还包括：控制器，以及分别与所述控制器电连接的压力传感器、第一电控流量计、第二电控流量计和第三电控流量计；所述压力传感器安装在所述工艺腔上，用于检测所述工艺腔内的气压；离化气体经由所述第一电控流量计通入到所述阴极管内；压力调节气体经由所述第二电控流量计通入到所述工艺腔内；反应气体经由所述第三电控流量计通入到所述工艺腔内。2.根据权利要求1所述的工艺压力控制系统，其特征在于，所述电控流量计为质量流量计。3.根据权利要求1所述的工艺压力控制系统，其特征在于，所述离化气体为氩气。4.根据权利要求3所述的工艺压力控制系统，其特征在于，所述反应气体为氧气。5.根据权利要求1所述的工艺压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：马峥，
申请(专利权)人：君泰创新北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11