[发明专利]一种改型磁控溅射靶材部件及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改型的平面靶材结构及其靶材利用率最大化，应用于薄膜太阳能电池低温沉积导电膜层，属于太阳能磁控溅射设备技术领域。

背景技术

硅基薄膜太阳能电池应用物理气相沉积PVD（PHYSICAL  VAPOR DEPOSITION）技术，即磁控溅射镀膜技术，在基片上沉积硅基薄膜太阳能电池的背电极金属氧化物AZO导电薄膜层。常规的磁控溅射镀膜技术，通过在靶材背面放置磁极提供磁场，通过对靶材施加负高压，以靶材作为阴极，基片作为阳极，在靶材与基片之间形成电场。磁控溅射镀膜是利用磁场与电场交互作用，使电子在靶面上螺旋状运行，并不断撞击氩气产生离子，所产生的离子在电场作用下撞向靶面溅射出靶材，沉积在基片上获得所需的导电薄膜层。在使用矩形平面靶材做磁控溅射镀膜时，由于磁场产生的磁力线在靶面分布不均，在磁力线集中的地方，等离子体最强，对应的靶面上由于溅射形成“V”型沟道，此处靶材消耗最快、整个靶不能再使用，成了易损件，出现的问题靶材利用率不高。尤其受阴极端头效应影响，在阴极端头表面离子体的均匀性受等离子体电子跑道转弯处影响，在靶面对角线端部区域，等离子体强靶材消耗多，而在靶材直道区域，靶材消耗较少，这就形成了靶材端部区域和直道区域溅射沟道深度不均匀现象。特别对较昂贵的溅射金属靶材，利用率直接影响到产品成本上升。因此，提高靶材利用率成为需要解决的课题，目前解决办法主要有三种形式：一是采用旋转靶技术，旋转靶能在离子轰击靶材时均匀消的消耗靶材。问题是旋转靶材制造复杂，设备成本较高，并不是所有多材料都能制成旋转靶，使应用受限；二是采用移动靶或移动磁场技术，如中国专利申请号201110033285.3《一种高利用率的平面磁控溅射靶》公开了通过移动机构带动靶材移动，使溅射位置跟着变化，拉宽了靶溅射区域，但无法解决靶端头效应，靶材溅射沟道深度不均匀的问题；三是将靶材表面制成异形，在溅射损耗大的区域位置制成凸台，如中国专利申请号201020552221.7《一种长寿命溅射靶材》公开的是一个整体结构的靶材，不能拆卸，使用时需要不同的模具制造，仍然给靶材和靶的利用率留出待改进的空间。

发明内容

本发明针对目前存在的问题，发明一种提高利用率的组合式靶材结构实现靶材利用的最大化，提出了改进平面靶材的结构和方法，目的在于通过对靶材溅射消耗轨道的测试，确定溅射深度区域划分，改进直道靶材可以任意拼接和组合。

目的还在于解决贵重靶材的节约用材的途径。使得溅射消耗多的位置和溅射消耗少的位置的靶材利用最大化。

本发明采用的技术解决方案：通过对靶材溅射的消耗轨道测试数据确定靶材的安装位置，根据溅射深度划分区域，确定采用的靶材厚度，根据平面靶材设计需要，将靶材任意拼接组合形成一个完整溅射靶，且更换时只需更换消耗尽的靶材，实现靶材的最大利用率。

本发明的技术方案是：改型的磁控溅射靶材部件，包括两头端部靶材和中间直道靶材，金属衬底和背板，其特征在于：两头端部靶材包括溅射轨道沟槽最深的部分，中间直道靶材包括溅射轨道沟槽及其它部分，两头端部靶材和中间直道靶材通过斜面相连接，两头端部靶材的斜面压住中间直道靶材的斜面通过螺栓和背板一起固定在靶座上。

本发明改型靶材的技术解决方案是：磁控溅射靶材的两头端部，其靶材厚度大于等于中间直道靶材区域的靶材厚度。中间直道靶材可以是整块靶材，也可以是多块拼接。

本发明为了解决所说的磁控溅射靶材的两头端部的靶材厚度大于中间直道靶材的厚度，可以通过中间直道靶材的背部垫装金属板衬垫使其表面与两头端部靶材的表面平齐，或通过将背板中间与中间直道靶材接触面增高使其表面与两头端部靶材的表面平齐。

本发明所述的改型组合式靶材结构适合平面固定靶或平面移动靶。溅射区域的靶材由可拆卸的组合件构成磁控溅射的阴极部件。

本发明创造的积极效果；由于对靶材进行了分区组合，因此只需更换消耗掉的靶材。杜绝了仅因靶材部分消耗殆尽就做整体靶材报废的浪费处理。节约并提高了靶材的利用率，同时对中间区域采用条块拼接还可进一步提高靶材的利用率，结构简单，安装更换方便。

附图说明

  以下结合附图和实施例进一步说明本发明创造的内容。

图1、是已有技术矩形平面靶材磁控溅射靶材沟道剖面消耗示意图。

图２、是本发明创造实施例1靶材的剖面示意图。

图3、是图2中A向视图。

图4：实施例一应用剖面示意图。

图5：实施例二组合靶材的剖视示意图。

图6：图4中B向视图。