CN113345979A - 一种真空机台快速复机方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种真空机台快速复机方法，涉及太阳能电池生产技术领域。真空机台快速复机方法用于使真空机台的腔室内的真空值达到P0，温度达到T0，包括以下步骤：S1、清理真空机台的腔室内的积水；S2、使腔室内的真空值降低至P1，P1＞P0，使腔室内的温度升温至T1，T1＞T0；S3、使腔室的真空值进一步降低至P0，使腔室内的温度降温至T0。该真空机台快速复机方法能够缩短复机时间，满足快速复机需求，提高真空机台的稼动率。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池生产技术领域，具体而言，涉及一种真空机台快速复机方法。
背景技术
在太阳能电池生产过程中，通常会用到PVD真空机台，镀膜的PVD(Physical VaporDeposition，物理气相沉积)设备、真空机台在工作时，真空机台的腔室内需要达到一定的真空度和温度；在对真空机台进行保养、换靶、异常停机等后，需要对真空机台进行复机处理，使真空机台的腔室内恢复到预设的真空度和温度。
随着太阳能技术的不断进步，在太阳能电池生产过程中，对真空机台的稼动率要求也越来越高，需要尽可能缩短复机时间，以提高真空机台的稼动率。同时，对真空机台的真空度的要求也越来越高，但真空度越高、真空度数值越小，复机难度会越大，复机时间也就越长。目前的复机方式是分别使真空机台的腔室内达到预设的真空值和预设的温度，一般是先直接对真空机台的所有腔室抽真空，直至腔室内的真空度达到预设真空值；再对腔室内进行加热直至达到预设温度。这种复机方式所需的复机时间较长，无法满足快速复机需求。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种真空机台快速复机方法，能够缩短复机时间，满足快速复机需求，提高真空机台的稼动率。
第一方面，本申请实施例提供了一种真空机台快速复机方法，用于使真空机台的腔室内的真空值达到P0，温度达到T0，其包括以下步骤：
S1、清理真空机台的腔室内的积水；
S2、使腔室内的真空值降低至P1，P1＞P0，使腔室内的温度升温至T1，T1＞T0；
S3、使腔室的真空值进一步降低至P0，使腔室内的温度降温至T0。
在上述技术方案中，先清理真空机台的腔室内的积水，减少腔室内的水，从而减少腔室内的水形成的水汽对真空值降低的影响，腔室内的真空值更容易降低；然后快速使腔室内的真空值降低和温度升温至一定程度，在该过程中，腔室内较高的温度能够使真空值更容易降低，真空值降低也能够使温度更容易升温；接着使腔室内的真空值进一步降低至目标值，使腔室内的温度降温至目标值，完成复机，由于腔室内温度已经升温至最高值，因此容易使腔室内的真空值进一步降低。该复机方法能够缩短复机时间，满足快速复机需求，提高真空机台的稼动率。
在一种可能的实现方式中，真空机台的腔室包括预热腔室、加热腔室、预降温腔室和冷却腔室；
在步骤S1中，清理加热腔室内的积水；
在步骤S2和步骤S3中，使所有的腔室内的真空值降低，使加热腔室内的温度升温或降温。
在上述技术方案中，加热腔室为工作腔室，清理加热腔室内的积水，就能够将腔室内的大部分水量除去；所有腔室的真空值需要达到目标值，因此对所有腔室内的真空值进行调控；只有加热腔室内的温度需要达到目标值，因此仅对加热腔室内的温度进行调控。
在一种可能的实现方式中，T1＝200℃-380℃，T0＝100℃-180℃。
在一种可能的实现方式中，P1＝1.0·10-3mbar-1.0·10-5mbar，P0＜1.0·10- 5mbar。
在一种可能的实现方式中，在步骤S2中，采用真空泵抽真空使腔室内的真空值降低；
和/或，在步骤S3中，采用冷泵或加装冷井的真空泵使腔室的真空值进一步降低。
在上述技术方案中，采用真空泵容易使腔室的真空值由常压下降至P1，对于P1已经较低，采用真空泵难以进一步降低真空值的情况下，采用冷泵或加装冷井的真空泵能够实现使腔室的真空值由P1进一步降低至P0。由于冷泵和冷井是通过冷凝表面气体实现抽气，即在工作时会抓取水汽并在表面结冰，如果直接采用冷泵或冷井，腔室内的过量水汽会影响冷泵和冷井的正常使用；本申请实施例先采用真空泵，再采用冷泵或加装冷井的真空泵，先使用的真空泵能够尽可能将腔室内的水汽抽出，避免过量的水汽影响后使用的冷泵或冷井的正常工作。
在一种可能的实现方式中，在步骤S2，采用真空机台自身的升温机构使腔室内的温度升温。
在上述技术方案中，利用自身的升温机构容易实现腔室内升温。
在一种可能的实现方式中，在步骤S3中，通过往腔室内输送常温的载具使腔室内的温度降温。
在上述技术方案中，腔室由室温升温至高温P1(P1＞P0)后，难以快速自然降温至P0，利用真空机台配套的载具吸热能够使腔室快速降温至P0，而且还能够对载具进行预处理：腔室内的高温能够烘烤载具，同时将产生的水汽抽出，有利于复机后载具的使用。
在一种可能的实现方式中，降温的方法为：往腔室内连续输送常温的载具以吸收热量，再输出腔室，直至温度降温至T0，停止输送载具。
在一种可能的实现方式中，载具的输送速度为4m/min-40m/min。
在上述技术方案中，载具的输送速度与腔室内的降温速率、载具的预处理效果相关，如果载具的输送速度过大，则载具的预处理效果不理想；如果载具的输送速度过小，则腔室内降温过慢，导致复机时间长。
在一种可能的实现方式中，在步骤S3中，先使真空值降低至P0，再进行降温处理；待降温至T0，确认真空值是否大于P0，如果真空值大于P0，则降低真空值至P0。
在上述技术方案中，真空值降低至目标值(真空值最小)后，再进行降温处理，降温速率高。
具体实施方式
PVD设备的真空机台的常规复机方式是在保养(PM，分为PreventiveMaintenance，预防性维护和Productive Maintenance，生产维修)完成后，先对所有的腔体进行抽真空，等待腔体内的真空值达到目标值(例如小于9.0E-6mbar)，抽真空完成后；再设定加热的目标值(例如100℃-180℃)并打开真空机台的加热功能，使腔室内的温度达到目标值。
对于目标真空度较高的真空机台的复机，这种常规复机方法耗时长，复机时间长达7小时左右，主要表现在抽真空时间较长，影响真空机台产能和真空机台稼动率。复机真空度是指处于真空状态下的气体稀薄程度，真空度高表示真空度"好"的意思，真空度低表示真空度"差"的意思。
发明人在实现本申请的过程中发现：真空机台停机后，温度恢复至室温，腔室内的水汽液化成水，汇集在腔室内；在复机时，直接抽真空会使腔室内的水又成为水汽，影响抽真空的效果。而且如何真正实现真空度快速降低至较低的目标值(即真空度高)是非常困难的。
因此，需要一种能够在真空机台保养、换靶、异常停机等后，快速复机的方法。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的真空机台快速复机方法进行具体说明。
本申请实施例提供一种真空机台快速复机方法，通过该复机方法使真空机台的腔室内的真空值达到目标值P0，温度达到目标值T0，通常是使真空机台的腔室内的气压由初始的常压调控为真空度较高的P0，温度由初始的室温调控至较高温度T0，即代表复机成功，P0和T0是根据真空机台工作时所需的真空值和温度所确定的，即P0为真空机台的工作气压，T0为真空机台的工作温度。该复机方法具体包括以下步骤：
S1、清理真空机台的腔室内的积水，通常是在设备保养时，打开腔室后，用吸尘器把容易产生水的工艺腔内的积水清理干净即可，该步骤不占用正式复机的时间。
S2、使腔室内的真空值降低至P1，P1＞P0，且P1、P0均小于常压，使腔室内的温度升温至T1，T1＞T0，且T1、T0均大于室温。
在步骤S2中，可以先使腔室的真空值降低，再使腔室内的温度升温，也可以先使腔室内的温度升温，再使腔室的真空值降低，还可以使真空值降低和使温度升温同时进行，本申请实施例对此并不作限制。作为一种实施方式，使真空值降低至P1和使温度升温至T1同时进行，升温过程能加速腔体内水气化，在抽真空时快速抽出。
使常压的腔室的真空值降低至P1通常比较容易实现，作为一种实施方式，采用常规的真空泵抽真空就能使腔室内的真空值由常压降低至P1。
使腔室内的温度升温至T1通常也比较容易实现，作为一种实施方法，采用真空机台自身的升温机构使腔室内的温度由室温快速升温至T1，比如将升温机构的目标温度设定为T1，并开启升温机构进行升温处理。
S3、使腔室的真空值进一步降低至P0，使腔室内的温度降温至T0。
在步骤S3中，可以先使腔室的真空值进一步降低，再使腔室内的温度降温，也可以先使腔室内的温度降温，再使腔室的真空值进一步降低，还可以使真空值进一步降低和使温度降温同时进行，本申请实施例对此并不作限制。作为一种实施方式，先使真空值降低至P0，再进行降温处理；待降温至T0，确认真空值是否大于P0，如果真空值大于P0，则降低真空值至P0。
通常难以在短时间内实现使真空值P1的腔室的真空值进一步降低至P0，为了加速真空值的进一步降低，本申请实施例采用冷泵或加装冷井的真空泵(例如油扩散泵)使腔室的真空值进一步降低。其中，冷泵又名曰低温泵，是通过冷凝表面气体来抽气的；冷井是由冷却水管组成的蒸汽捕获装置，采用加装冷井的油扩散泵可以有效减少扩散泵的油蒸汽对真空系统的影响。因此，冷泵或加装冷井的真空泵都能快速获得干净的真空环境。
通常使温度T1的腔室的温度自然降温至T0比较困难，本申请实施例通过往腔室内输送常温的载具使腔室内的温度人工降温，加速降温。人工降温的具体方法为：往腔室内连续输送常温的载具以吸收热量，再输出腔室，直至温度降温至T0，停止输送载具。载具的输送速度一般为4-40m/min，可选为10-30m/min。载板材质为不锈钢且表面喷砂。作为一种实施方式，先在自然降温的同时，使真空值降低至P0，再进行人工降温处理；待降温至T0，确认真空值是否大于P0，如果真空值大于P0，则降低真空值至P0。
需要说明的是，本申请实施例中的真空机台一般是PVD设备的真空机台，也可以为其他容易积水设备的真空机台。无论是何种设备的真空机台，复机的方法都是采用先清理积水，然后使真空值降低至P1，温度升温至T1，接着使真空值进一步降低至P0，温度降温至T0的方式进行。其中，P0、T0为相应设备及工艺的目标真空度、目标温度，P1、T1根据P0、T1及实现难度综合决定，通常情况下，P1值是真空泵(三级泵)在相对最快时间内能够达到的工艺要求值，P0一般比P1的真空值低两个数量级，即100倍；T1是机台内部加热丝能达到最高温度值。复机过程中真空度降低和进一步降低，温度升温和降温的具体方式根据实际情况决定。
作为一种实施方式，真空机台为PVD设备的真空机台，T1＝200℃-380℃，T0＝100℃-180℃；P1＝1.0·10-3mbar-1.0·10-5mbar，例如1.0E-4mbar，P0＜1.0·10-5mbar，例如P0＜9.0·10-6mbar。
通常情况下，真空机台的腔室包括预热腔室、加热腔室、预降温腔室和冷却腔室等多个腔室，加热腔室为工艺腔。作为一种实施方式，真空机台的腔室包括7-8个独立的、通过翻转阀顺次连接的腔室。
相应的，在步骤S1中，清理加热腔室内的积水。
相应的，在步骤S2和步骤S3中，使所有的腔室内的真空值降低，使加热腔室内的温度升温或降温。具体的，在步骤S2中，对所有的腔室抽真空使所有的腔室内的真空值降低至P1，对加热腔室升温使加热腔室内的温度升温至T1；在步骤S3中，使所有的腔室内的真空值进一步降低，使加热腔室内的温度降温，具体是使PVD自身具有的10-15套载具连续空跑。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种PVD设备的真空机台的复机方法，真空机台的腔室包括C1-C7共7个通过翻转阀顺次连接的腔室，其中，C1、C2为预热腔室；C3、C4为加热腔室，C3连接有加装冷井的真空泵；C5、C6为预降温腔室；C7为冷却腔室，复机方法按照以下过程进行：
S1、设备保养时，用吸尘器把加热腔室积水清理干净。
S2、检查无异常后，开启真空泵通过加热腔室对所有腔室进行抽真空，同时将加热腔室的温度设定为200℃，开启升温机构使加热腔室的温度升温至200℃；监控加热腔室的真空值小于1.0·10-4mbar后，停止加热，此步骤耗时2H。
S3、将加热腔室的温度设定为100℃，设备开始自然降温，同时开启冷井，进一步降低所有腔室内的真空值；待监控加热腔室的真空值小于9.0·10-6mbar后；连续传送常温载板进加热腔室内；待加热腔室的温度达到100℃后，终止载板进入加热腔室内，确认真空压力低于9.0·10-6mbar，完成复机，此步骤耗时1.5H。
实施例2
本实施例提供一种PVD设备的真空机台的复机方法，该PVD设备与实施例1的相同，复机方法与实施例1的复机方法大致相同，不同之处在于：在步骤S2中，将加热腔室的温度设定为380℃，此步骤耗时3.5H；在步骤S3中，将加热腔室的温度设定为180℃，此步骤耗时2H。
实施例3
本实施例提供一种PVD设备的真空机台的复机方法，该PVD设备与实施例1的相同，复机方法与实施例1的复机方法大致相同，不同之处在于：在步骤S2中，将加热腔室的温度设定为300℃，此步骤耗时3h；在步骤S3中，将加热腔室的温度设定为150℃，此步骤耗时2h。
对比例1
本对比例提供一种PVD设备的真空机台的复机方法，该PVD设备与实施例1的相同，复机方法按照以下过程进行：
S1、设备保养。
S2、检查无异常后，开启真空泵通过加热腔室对所有腔室进行抽真空，直至真空值小于9.0·10-6mbar，此步骤耗时5h。
S3、将加热腔室的温度设定为150℃，开启升温机构使加热腔室的温度升温至150℃，完成复机，此步骤耗时2h。
对比例2
本对比例提供一种PVD设备的真空机台的复机方法，该PVD设备与实施例1的相同，复机方法按照以下过程进行：
S1、设备保养。
S2、检查无异常后，开启真空泵通过加热腔室对所有腔室进行抽真空，直至真空值小于9.0·10-6mbar，同时将加热腔室的温度设定为150℃，开启升温机构使加热腔室的温度升温至150℃，完成复机，此步骤耗时6h以上。
对比例3
本对比例提供一种PVD设备的真空机台的复机方法，该PVD设备与实施例1的相同，复机方法按照以下过程进行：
S1、设备保养时，用吸尘器把加热腔室积水清理干净。
S2、检查无异常后，开启真空泵通过加热腔室对所有腔室进行抽真空，直至真空值小于9.0·10-6mbar，同时将加热腔室的温度设定为150℃，开启升温机构使加热腔室的温度升温至150℃，完成复机，此步骤耗时5h以上。
实施例3的复机方法相较于对比例1的复机方法，在真空值保证有效达到低于9.0·10-6mbar、温度达到150℃时，实施例3的复机时间缩短至原对比例的复机时间的50％。
综上所述，本申请实施例的真空机台快速复机方法，能够缩短复机时间，满足快速复机需求，提高真空机台的稼动率。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种真空机台快速复机方法，用于使所述真空机台的腔室内的真空值达到P0，温度达到T0，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、清理所述真空机台的腔室内的积水；
S2、使所述腔室内的真空值降低至P1，P1＞P0，使所述腔室内的温度升温至T1，T1＞T0；
S3、使所述腔室的真空值进一步降低至P0，使所述腔室内的温度降温至T0。
2.根据权利要求1所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，所述真空机台的腔室包括预热腔室、加热腔室、预降温腔室和冷却腔室；
在步骤S1中，清理所述加热腔室内的积水；
在步骤S2和步骤S3中，使所有的所述腔室内的真空值降低，使所述加热腔室内的温度升温或降温。
3.根据权利要求1所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，T1＝200℃-380℃，T0＝100℃-180℃。
4.根据权利要求1所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，P1＝1.0·10-3mbar-1.0·10-5mbar，P0＜1.0·10-5mbar。
5.根据权利要求1所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，在步骤S2中，采用真空泵抽真空使所述腔室内的真空值降低；
和/或，在步骤S3中，采用冷泵或加装冷井的真空泵使所述腔室的真空值进一步降低。
6.根据权利要求1所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，在步骤S2，采用真空机台自身的升温机构使所述腔室内的温度升温。
7.根据权利要求1所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，在步骤S3中，通过往所述腔室内输送常温的载具使所述腔室内的温度降温。
8.根据权利要求7所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，所述降温的方法为：往所述腔室内连续输送常温的载具以吸收热量，再输出所述腔室，直至温度降温至T0，停止输送载具。
9.根据权利要求7所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，所述载具的输送速度为4m/min-40m/min。
10.根据权利要求1所述的真空机台快速复机方法，其特征在于，在步骤S3中，先使真空值降低至P0，再进行降温处理；待降温至T0，确认真空值是否大于P0，如果真空值大于P0，则降低真空值至P0。
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