一种用于磁控溅射法生产透明导电薄膜的在线实时调控设备的制作方法

文档序号:15529695发布日期:2018-09-25 21:12阅读:111来源:国知局

本实用新型涉及的是一种用于磁控溅射法生产透明导电薄膜(AZO)的在线实时调控设备,属于磁控溅射法生产透明导电薄膜技术领域。



背景技术:

AZO薄膜为:在ZnO体系中掺杂Al得到ZnO:Al透明导电薄膜,掺杂后薄膜导电性能大幅度提高,电阻率可降低到10-4ohm·cm,而且在一定的Al掺杂范围内,在氩气通入的同时,通入氧气能使AZO的透光率上升,但会使电阻率也随之上升;通入氢气则会使AZO的电阻率下降,但透光率也随之下降。

目前制作AZO薄膜最广泛的技术为磁控溅射镀膜,绝大多数厂家所镀样品的透光性及电导率均由靶材本身掺铝的比例所决定,无法根据产品需求对其进行调节;磁控溅射法须在高真空环境下进行生产,只能在完成产品后对产品进行检测,难以实时监控产品质量,且在薄膜太阳能电池的生产中,AZO作为前电极,一般被镀于样品顶层,由于多种膜层干扰,难以对AZO进行完整的质量检测。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足,而提供一种能自动实时调控AZO薄膜参数,以达到在不更换靶材、不破真空的情况下,在生产中实时地对AZO薄膜的透光率及方阻进行一定调节的用于磁控溅射法生产透明导电薄膜的在线调控设备及方法。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的,一种用于磁控溅射法生产透明导电薄膜的在线实时调控设备,包括气路系统、实时监控系统、中转系统;

所述的气路系统包括三条气路管道以及残余气体成分检测装置,三条气路均装有气体流量计及电磁阀;

所述的实时监控系统包括装料系统、下料系统、传动系统、检测系统、标记系统和定位系统;其中装料系统和下料系统采用相同结构、分别包括二自由度直角坐标型机械手,承载盒及承载台;所述的传动系统包括带有固定卡槽的链条式传送带及电机;所述的检测系统包括透光率仪和方阻测试仪。

作为优选:所述的二自由度直角坐标型机械手为一能沿z轴方向上下移动、能沿x轴方向前后移动,且沿x轴前后移动的移动杆上装有电动手爪、能抓取承载盒及固定卡槽内载玻片的夹取载玻片用二自由度直角坐标型机械手;

带有固定卡槽的链条式传送带中的链条固定于连接杆的中、下部,在所需装载载玻片的传送带链条固定杆的上部带有一不锈钢U型卡槽,U型卡槽的两个边槽分别固定于左右相邻的两根固定杆上,边槽的底部用U型底槽连接,U型底槽与放置在内的载玻片的宽度差为2mm,高度差为16mm,三条槽与放置在内的载玻片的厚度差为0.5mm,三条凹槽能使载玻片竖直,且与机械手夹取的载玻片平行。

作为优选:所述的两个承载盒分别放置在各自的承载台内,承载台的高度在机械手的z轴工作范围内;所述承载盒的放置位置与机械手的x轴平行且与y轴坐标一致,并在机械手的x轴工作范围内;承载盒内有若干个与y轴方向平行的、沿X轴均匀分布的U型卡槽,每个卡槽与放置在内的载玻片的宽度差为1.5mm,厚度差为0.5mm,高度差为16mm;

作为优选:所述透光率仪为用于检测透光率的分体式透光率仪,该分体式透光率仪安装于真空腔体外的测试位置两侧;

所述方阻测试仪用于检测方阻的探头及传输线安装于真空腔体内,利用滑竿及电机进行压下测试及断开抬起的操作,其余部件则置于真空腔体外;

所述标记系统包括用于真空环境且不对腔室、样品造成污染的喷码机;

所述的定位系统包括能够如下机构及部件进行准确定位的定位装置,即所述二自由度直角坐标型机械手的Z轴移动高度、X轴前后移动距离、承载盒位置、载玻片位置、传动带装片位置、传送带凹槽位置、传送带测试位置、传送带卸片位置的定位,并给予相关器件相应动作信号;

所述中转系统用于更换空的承载盒,包括:独立的真空泵组、用于更换承载盒的二自由度直角坐标型机械手及放置承载盒的中转台,用于人工更换空承载盒的中转腔和用于隔离中转腔使之不影响其他腔体真空的插板阀;所述中转系统于装料及下料处各设置有一套。

作为优选:所述用于更换承载盒的二自由度直角坐标型机械手及放置承载盒的中转台与实时监控系统中的装置类似,但所述更换承载盒的二自由度直角坐标型机械手中的、沿x轴移动的移动杆与承载盒垂直,且此机械手的电动手爪用于抓取承载盒并能在中转台及承载台来回移动;

所述用于隔离中转腔使之不影响其他腔体真空的插板阀用于隔离真空环境与大气环境,使腔体能维持一个磁控溅射所需的较好的真空环境,使之不受装、取承载盒时中转腔的大气环境的影响。

一种利用所述在线实时调控设备用于磁控溅射法生产透明导电薄膜的在线实时调控方法,所述的方法是:

将测试到的与产品以相同参数制作的载玻片样品的透光性及方阻结果反馈至PLC,利用PLC调节气路来达到调节方阻及透光性的目的。

作为优选:所述的方法具体包括如下步骤:

a)于装料中转台的定位装置识别处放置一盒装满载玻片的承载盒,于装料系统承载台的定位装置识别处放置两盒装满载玻片的承载盒;于下料中转台的定位装置识别处放置一盒空的承载盒,于下料系统承载台的定位装置识别处放置两盒空的承载盒;关闭真空腔体后抽真空;

b)真空达到生产要求后开始生产,传送带上的卡槽定位在装料系统承载台上的装料机械手正前方,装料机械手夹取承载盒中的载玻片,填入传送带上的卡槽,传送带携带载玻片与产品一起传动;

c)载玻片经过溅射区域后到达测试区域,利用透光率仪及方阻仪检测载玻片样品的透光率及方阻,并将结果反馈给PLC,若产品不合格,则PLC反馈给喷码机,喷码机于产品上喷涂相应标记;

d)PLC根据反馈的结果,若透光率低,则通入适量流量的氧气;若方阻高则通入适量流量的氢气;通入上述气体前,需用残余气体检测装置检测危险气体含量是否高于危险阀值;持续检测载玻片样品的参数;

e)载玻片经过测试区域到达下料区域,下料系统中的机械手将传动带卡槽内的载玻片取出,置于空承载盒内;

f)当装料承载台上的两盒载玻片,其中一盒被用尽时,装料机械手会从另一盒满的承载盒内取片,装料中转台的机械臂则将空的承载盒取走置于装料中转台上,再将装料中转台上满的承载盒换至承载台,保证有一盒承载盒处于满承载状态;相应的,当下料承载台上的空的承载盒被装满时,下料机械手会将载玻片装至另一空的承载盒,下料中转台的机械手会取走满的承载盒,再将空的承载盒换至下料承载台,保证有一盒承载盒处于满空载状态;

g)当装料或下料中转台上需要更换承载盒时,需将插板阀关闭,并单独将中转腔破真空,方可进行承载盒的更换,更换后,及时关闭中转腔并抽真空,达到与工艺腔室相同的真空度后,方可打开插板阀,进行正常运行。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点:它能在不更换靶材、不破真空、不影响生产、不污染产品的前提下,在磁控溅射生产过程中实时地对AZO薄膜的透光率及方阻进行一定的调节。

附图说明

图1为本实用新型的俯视结构示意图。

图2为本实用新型的正视结构示意图。

图3为本实用新型所述带有固定卡槽的链条式传送带结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明,图1、2所示,本实用新型所述的一种用于磁控溅射法生产透明导电薄膜(AZO)的在线实时调控设备,包括气路系统、实时监控系统、中转系统,其中:

所述的气路系统包括三条气路管道1以及残余气体成分检测装置2,三条气路均装有气体流量计及电磁阀;

所述的实时监控系统包括装料系统、下料系统、传动系统、检测系统、标记系统、定位系统;其中装料系统和下料系统采用相同结构,分别包括二自由度直角坐标型机械手3、6,承载盒4、7及承载台5、8;所述的传动系统包括带有固定卡槽10的链条式传送带9及电机11;所述的检测系统包括透光率仪12、方阻测试仪13;标记系统包括喷码机14;定位系统包括定位装置22。

图中所示,所述夹取载玻片用的二自由度直角坐标型机械手3、6能沿z轴方向上下移动,能沿x轴方向前后移动,且沿x轴前后移动的移动杆上装有电动手爪,能抓取承载盒4及固定卡槽10内的载玻片;

图3所示,所述带有固定卡槽的链条式传送带9,其链条并非固定于连接杆两端,而是固定于连接杆的中、下部,在所需转载载玻片的传送带链条固定杆的的上部则带有一不锈钢U型卡槽10,U型卡槽的两个边槽分别固定于左右相邻的两根固定杆上,边槽的底部则用U型底槽连接,U型底槽与放置在内的载玻片的宽度差为2mm,高度差为16mm,三条槽与放置在内的载玻片的厚度差为0.5mm,三条凹槽能使载玻片竖直,且与机械手夹取的载玻片平行。

本实用新型所述承载台能放置两个承载盒,承载台5、8的高度在机械手3、6的z轴工作范围内;所述承载盒的放置位置与机械手3、6的x轴平行且y轴坐标一致,并在机械手3、6的x轴工作范围内;承载盒内有若干个与y轴方向平行的沿X轴均匀分布的U型卡槽,每个卡槽与放置在内的载玻片的宽度差为1.5mm,厚度差为0.5mm,高度差为16mm;

所述用于检测透光率的透光率仪为分体式透光率仪12,安装于真空腔体外的测试位置两侧;

所述用于检测方阻的方阻测试仪13的探头及传输线安装于真空腔体内,利用滑竿及电机进行压下测试及断开抬起的操作,其余部件则置于真空腔体外;

所述所述喷码机14须能用于真空环境且不对腔室、样品造成污染;

所述定位装置22能够准确定位:机械手Z轴移动高度、X轴前后移动距离、承载盒位置、载玻片位置、传动带装片位置、传送带凹槽位置、传送带测试位置、传送带卸片位置的定位,并给予相关器件相应动作信号。

本实用新型所述用于更换空的承载盒的中转系统包括:独立的真空泵组、用于更换承载盒17、20的二自由度直角坐标型机械手16、19及放置承载盒的中转台18、21,用于人工更换空承载盒的中转腔和用于隔离中转腔使之不影响其他腔体真空的插板阀15;所述中转系统于装料及下料处各设置有一套。

所述用于更换承载盒17、20的二自由度直角坐标型机械手16、19及放置承载盒的中转台18、21与实时监控系统中的装置类似,但不同的是机械手16、19的沿x轴移动的移动杆与承载盒垂直,且此机械手的电动手爪用于抓取承载盒并能在中转台及承载台来回移动;

所述用于隔离中转腔使之不影响其他腔体真空的插板阀15主要用于隔离真空环境与大气环境,使腔体能维持一个磁控溅射所需的较好的真空环境,使之不受装、取承载盒时中转腔的大气环境的影响。

一种利用所述在线实时调控设备用于磁控溅射法生产透明导电薄膜(AZO)的在线实时调控方法,所述的方法为:将测试到的与产品以相同参数制作的载玻片样品的透光性及方阻结果反馈至PLC,利用PLC调节气路来达到调节方阻及透光性的目的。

本实用新型所述的用于磁控溅射法生产透明导电薄膜(AZO)的在线实时调控方法,具体包括如下步骤:

a)于装料中转台18的定位装置识别处放置一盒装满载玻片的承载盒,于装料系统承载台5的定位装置识别处放置两盒装满载玻片的承载盒;于下料中转台21的定位装置识别处放置一盒空的承载盒,于下料系统承载台8的定位装置识别处放置两盒空的承载盒;关闭真空腔体后抽真空;

b)真空达到生产要求后开始生产,传送带9上的卡槽10定位在装料系统承载台18上的装料机械手3正前方,装料机械手3夹取承载盒中的载玻片,填入传送带9上的卡槽10,传送带携带载玻片与产品一起传动;

c)载玻片经过溅射区域后到达测试区域,利用透光率仪12及方阻仪13检测载玻片样品的透光率及方阻,并将结果反馈给PLC,若产品不合格,则PLC反馈给喷码机14,喷码机于产品上喷涂相应标记;

d)PLC根据反馈的结果,若透光率低,则通入适量流量的氧气;若方阻高则通入适量流量的氢气;通入上述气体前,需用残余气体检测装置检测危险气体含量是否高于危险阀值;持续检测载玻片样品的参数;

e)载玻片经过测试区域到达下料区域,下料系统中的机械手6将传动带卡槽10内的载玻片取出,置于空承载盒20内;

f)当装料承载台上的两盒载玻片,其中一盒被用尽时,装料机械手会从另一盒满的承载盒内取片,装料中转台18的机械臂16则将空的承载盒4取走置于装料中转台18上,再将装料中转台18上满的承载盒17换至承载台5,保证有一盒承载盒处于满承载状态;相应的,当下料承载台21上的空的承载盒20被装满时,下料机械手19会将载玻片装至另一空的承载盒,下料中转台21的机械手19会取走满的承载盒20,再将空的承载盒换至下料承载台21,保证有一盒承载盒处于满空载状态;

g)当装料或下料中转台上需要更换承载盒时,需将插板阀15关闭,并单独将中转腔破真空,方可进行承载盒的更换,更换后,及时关闭中转腔并抽真空,达到与工艺腔室相同的真空度后,方可打开插板阀15,进行正常运行。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本实用新型的保护范围。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1