本发明专利技术涉及一种用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备及其控制系统，属于磁控溅射镀膜技术领域，解决所镀膜层的厚度一致性等技术问题。磁控溅射设备包括安装在真空腔室内的旋转靶，该旋转靶呈筒状，其上装有可移动的磁体，靶筒外壁上装有靶材，内部装磁体，靶轴贯穿靶筒，磁体的移动机构装在靶轴的一端，靶轴的另一端装有靶材旋转机构。旋转靶电源，其一端与真空腔体内的阴极连接，另一端连接工控机，该工控机与移动机构控制器及移动机构相互连接，形成闭环控制系统，由电脑程序控制磁体移动。积极效果是通过闭环控制系统调节靶电源以及磁铁和靶材之间距离，保证所镀膜层厚度的均匀性和致密度的一致性。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备及其控制系统，属于磁控溅射镀膜
技术介绍
磁控溅射镀膜设备通过电场和磁场的作用，在等离子体真空腔体内对靶材进行溅射，沉积薄膜太阳能电池的背电极，如铝、掺铝氧化锌等膜层。而磁控溅射镀膜采用的靶结构基本可分为平面靶和旋转靶两种方式。平面靶结构简单，但靶材利用率相对较低，基本在15%-30%，随着技术的发展，可以通过增加磁铁移动装置提高平 面靶的利用率，实现靶材轰击的均匀性，如中国专利201010121301. I《磁控溅射源及等离子体处理设备》是采用增加磁铁移动装置，调节磁场强度，以提高平面靶的利用率，但是其利用率仍然不高，需经特殊的技术处理后才能达到35%-40%。平面IE要求IE材厚度在6-14mm之间,若祀材太厚或太薄都会使利用率降低，导致靶材更换频繁，对于规模化生产会增加工序及不利于设备维护，影响产能。而旋转靶具有靶材利用率高，维护周期长，产能高的优点，避免了平面靶的这些缺点；但是旋转靶结构较复杂，制造要求高，靶材成本高，供货周期较长，对设备及工序的生产管控要求高。旋转靶的靶材利用高、消耗均匀，但在使用过程中，靶材会越来越薄，靶材溅射表面与靶筒内的磁铁之间的距离越来越小，使靶材溅射表面的磁场发生变化，所镀膜层越来越薄，无法达到膜层性能要求，使产品质量降低；因此在使用旋转靶生产时，随着靶材消耗、厚度减少，为了保证所镀膜层厚度，需采用频繁调整靶功率的方式，但靶起辉后靶材一直处于消耗状态，难以调整到合适的参数，导致所镀薄膜厚度不均匀，影响产品质量，尤其不适合对功率调整敏感的AZO等透明导电膜层，因为调整功率时会影响AZO膜层的致密程度，虽然膜层厚度一致，但是由于膜层疏松程度不一样，导致其电阻率变化较大，不能达到薄膜电池膜层的性能要求。基于上述问题，中国专利200910160063. 3《真空溅镀设备的旋转靶装置》是通过旋转内部磁铁来保证镀膜厚度，但该技术需要多个相同的旋转靶才能实现，价格昂贵，成本闻。
技术实现思路
针对以上现有技术的不足，本专利技术的目的是设计一种结构简单、成本低的用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备及其控制系统，解决磁控溅射镀制薄膜电池膜层的厚度一致性等技术问题。为了实现以上任务，本专利技术采用的技术方案设计一种用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备，包括安装在真空腔室内的旋转靶，其特征在于所述旋转靶上装有可移动的磁体，该旋转靶呈筒状，其外壁上装有靶材，内部装磁体，靶轴贯穿靶筒，磁体的移动机构装在靶轴的一端，靶轴的另一端装有靶材旋转机构。靶筒两端设有连接构件，该构件由端头、靶轴支承座和连接夹套组成，端头由连接夹套安装在靶筒的两端，且端头内装有靶轴支承座。靶轴支承座内设有靶轴移动槽。靶轴的两端设有平面台阶，该平面台阶插接在靶轴移动槽内。磁体移动机构主要由电机、齿轮和齿条组成，电机的运动轴上装有齿轮，靶筒的端头装有齿条，齿轮与齿条啮合。磁体包括固定块、封闭盒、靶靴和多组磁铁，磁铁安装在磁靴上，且置于封闭盒内，该封闭盒由固定块安装在靶轴上，磁体的封闭盒内装有冷却水。本专利技术还提供一种用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备的控制系统，包括电脑、工控机、移动机构控制器，其主要技术特点是磁控溅射设备的靶电源，其一端与真空腔体内的阴极连接，另一端连接工控机，该工控机与移动机构控制器及移动机构相互连接，形成闭环控制系统，工控机从靶电源采集靶功率、靶电压及电流信号，反馈至电脑，由电脑程序控制磁体移动。磁控溅射设备的靶材为金属靶，由工控机自动控制靶功率和靶材厚度，均匀镀制金属膜层，靶功率和靶材厚度的关系式为y=-4. 81η (χ)+22. 04，其中y是靶功率，χ是靶材厚度。磁控溅射设备的靶材为AZO IE,由工控机自动控制靶面与磁铁之间的间距以及靶材厚度，其函数关系式y=0. 834X+11. 5，y为靶材厚度，χ为靶面与磁铁之间的间距。本专利技术产生的积极效果是对薄膜太阳能电池的磁控溅射设备中的旋转靶进行改进，在旋转靶的靶轴的两端安装端头及靶轴支承座，靶轴支承座上设有靶轴移动槽，靶轴可在移动槽内滑动，靶轴的一端安装有齿条，通过控制系统控制电机带动齿轮齿条移动，使得靶轴上的磁体在端头支承座的移动槽内移动，调整溅射靶材表面的磁场。通过闭环控制系统自动调节靶电源以及旋转靶上的磁铁和靶材之间距离，调整靶材表面的磁场，保证所镀膜层厚度的均匀性和致密度的一致性。附图说明图I :本专利技术的结构示意图。图2 :图I中靶轴15的结构示意图。图3 :图I中A-A剖面示意图。图4 :图I中B-B首I]面不意图。图5 :图I中C-C剖面示意图。图6 :图I中D-D首I]面不意图。图7 :本专利技术用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备的控制系统的示意图。图8 :靶功率和靶材厚度的关系图。图9 :靶材厚度对应处的靶功率示意图。图10 :膜层厚度与靶材厚度的关系图。图11 :祀电压和祀材厚度的关系不意图。图12 :1旲层厚度和祀材厚度的关系不意图。 图13 :本专利技术采用闭环控制移动磁体时，靶电压和靶材厚度的关系示意图。图14 :本专利技术采用闭环控制移动磁体时，膜层厚度和靶材厚度的关系示意图。图15 :本专利技术采用闭环控制移动磁体时，齿条移动距离和靶材厚度的关系示意图。图16 :本专利技术采用闭环控制移动磁体时，靶面与磁铁之间的间距和靶材厚度的关系不意图。图17 :本专利技术采用闭环控制移动磁体时，电阻率和靶材厚度的关系示意图。图I至图17中1、真空腔体，2、基片，3、靶材转动主齿轮，4、靶材转动电机，5、右端头，6、靶材转动副齿轮，7、右靶轴支承座，8、连接夹套，9、靶材，10、固定块，11、靶筒，12、左端头，13、移动机构电机，14、移动机构齿轮，15、靶轴，16、移动机构齿条，17、左靶轴支承座，18、封闭盒，19、磁靴，20、磁铁。具体实施例方式实施例I 用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备包括一个具有可移动磁体的旋转靶，其置于磁控溅射设备的真空腔体内，主要包括靶筒、端头、连接夹套、靶轴、磁体以及靶材，靶材焊接在靶筒外，磁体固定在靶轴上，并放置在靶筒内，端头通过连接夹套安装在靶筒两端，在靶轴的两端安装有靶轴支承座，靶轴支承座安装在端头内，靶轴两端加工有平面台阶，靶轴支承座加工有靶轴移动槽，靶轴平面台阶插入靶轴支承座的靶轴移动槽内。在靶轴的一端安装有移动机构。移动机构由电机、齿轮和齿条组成，电机安装在真空腔体上，齿轮安装在电机轴上，齿条固定安装在靶轴的平面台阶上，齿轮与齿条啮合。见图I至图7，旋转靶由靶材转动电机4、靶材转动主齿轮3、靶材转动副齿轮6、右端头5、左端头12、靶筒11、靶材9、连接夹套8、靶轴15、右靶轴支承座7、左靶轴支承座17、移动机构电机13、移动机构齿轮14、移动机构齿条16、固定块10、封闭盒18、磁靴19和磁铁20组成。靶材9安装在靶筒11外圆上，靶筒11两头通过连接夹套8与右端头5和左端头12相连接，右端头5和左端头12分别通过轴承安装在真空腔体I上，右端头5伸出到真空腔体I外部，在其上安装有靶材转动副齿轮6，靶材转动副齿轮6与靶材转动主齿轮3相啮合，靶材转动主齿轮3安装在靶材转动电机4的轴上。磁铁20安装在磁靴20上，一起放置在封闭盒18内，封闭盒18内充满冷却水，封闭盒18由本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备，包括安装在真空腔室内的旋转靶，其特征在于所述旋转靶上装有可移动的磁体，该旋转靶呈筒状，其外壁上装有靶材，内部装磁体，靶轴贯穿靶筒，磁体的移动机构装在靶轴的一端，靶轴的另一端装有靶材旋转机构。2.根据权利要求I所述的用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备，其特征在于所述靶筒两端设有连接构件，该构件由端头、靶轴支承座和连接夹套组成，端头由连接夹套安装在靶筒的两端，且端头内装有靶轴支承座。3.根据权利要求2所述的用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备，其特征在于所述靶轴支承座内设有靶轴移动槽。4.根据权利要求3所述的用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备，其特征在于所述靶轴的两端设有平面台阶，该平面台阶插接在靶轴移动槽内。5.根据权利要求I所述的带可移动磁体的旋转靶磁控溅射设备，其特征在于所述磁体移动机构主要由电机、齿轮和齿条组成，电机的运动轴上装有齿轮，靶筒的端头装有齿条， 齿轮与齿条啮合。6.根据权利要求I所述的用于薄膜太阳能电池的磁控溅射设备，其特征在于所述磁体包括固定块、封闭盒、靶靴和...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋光耀，李毅，刘志斌，翟宇宁，
申请(专利权)人：深圳市创益科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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