模塊化的連續(xù)沉積系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及材料沉積技術(shù)，尤其涉及連續(xù)沉積系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性薄膜材料，如薄的金屬箔，聚合物卷以及紙張被廣泛用作其它功能性材料的襯底來承載厚膜(約100微米)或薄膜(約10到100納米）。常用的功能材料實(shí)例包括金屬、半導(dǎo)體、絕緣體，以及無機(jī)、有機(jī)或復(fù)合材料。所述功能材料可通過真空技術(shù)（如:濺射、熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積以及原子層沉積)或非真空技術(shù)(如:化學(xué)水浴沉積、旋涂、溶膠-凝膠、噴涂、絲網(wǎng)印刷以及噴墨印刷)進(jìn)行沉積或涂覆。使用柔性襯底的薄膜處理通常被稱為“卷到卷處理”。卷到卷處理已被廣泛用于如食品真空包裝之類的傳統(tǒng)行業(yè)，以及新興的柔性電子產(chǎn)品上。柔性電子產(chǎn)品包括柔性電路板，射頻識別(RFID)器件，指紋傳感器，柔性顯示器，透明顯示器，觸摸傳感器，觸摸屏，柔性太陽能電池以及許多新出現(xiàn)的裝置。
[0003]一般的功能性薄膜器件均是由多層不同的薄膜組成，以銅銦鎵砸(CIGS)薄膜太陽能電池為例：其包括作為背電極的金屬膜、吸收層的CIGS膜、緩沖層的硫化鎘膜、窗口層的ZnO膜以及透明導(dǎo)電層的ITO膜等多層薄膜。目前常規(guī)的制備多層薄膜的生產(chǎn)線是由多臺單獨(dú)的設(shè)備構(gòu)成，每臺設(shè)備制備一種膜材。實(shí)現(xiàn)多個(gè)薄膜連續(xù)制備的主要困難在于:不同薄膜的沉積可能需要采用不同處理技術(shù)，如物理氣相沉積技術(shù)、化學(xué)氣相沉積技術(shù)或其它非真空沉積技術(shù)，這些技術(shù)對氣壓的要求差異較大，有的需要在真空環(huán)境下進(jìn)行而有的則需要在常壓下進(jìn)行；即使都為真空環(huán)境，不同薄膜沉積時(shí)真空度要求也不一樣，同時(shí)沉積的氣氛也會有差異。
[0004]而由多個(gè)單臺設(shè)備組成的生產(chǎn)線在薄膜的制備過程中需要多次的取放卷材襯底，尤其是采用真空技術(shù)制備薄膜時(shí)，襯底材料的取放會浪費(fèi)大量的抽真空時(shí)間，大大降低生產(chǎn)線的效率，同時(shí)也給整個(gè)生產(chǎn)線的完全自動(dòng)化帶來困難。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型公開了一種模塊化的連續(xù)沉積系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多種沉積技術(shù)的連續(xù)處理。
[0006]具體的實(shí)施方案如下：
[0007]一種模塊化的連續(xù)沉積系統(tǒng)，包括第一處理模塊、隔離模塊、第二處理模塊以及傳送機(jī)構(gòu)。其中所述第一處理模塊包括:第一處理室以及用于沉積第一材料在卷材襯底上的第一處理源;所述隔離模塊包括:隔離室以及位于隔離室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)隔離壁，所述隔離壁將所述隔離室分隔為多個(gè)隔間，每個(gè)隔離壁包括一個(gè)開口以允許卷材襯底通過;所述第二處理模塊包括:第二處理室以及用于沉積第二材料在卷材襯底上的第二處理源;所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于移動(dòng)所述卷材襯底連續(xù)通過所述第一處理模塊、所述隔離模塊和所述第二處理模塊。
[0008]進(jìn)一步的，所述第一處理室和所述隔離室可分別包括連接所述第一處理室和所述隔離室的真空密封法蘭，其中所述卷材襯底通過所述法蘭傳送。所述第二處理室和所述隔離室可分別包括連接所述隔離室和所述第二處理室的真空密封法蘭，其中所述卷材襯底通過所述法蘭傳送。
[0009]進(jìn)一步的，所述第一處理模塊可包括一個(gè)或多個(gè)真空栗，所述真空栗可將所述第一處理模塊抽至第一真空度，所述第一真空度在l*10~-3Pa到IOPa的范圍內(nèi)；所述隔離模塊包括一個(gè)或多個(gè)真空栗，用來排出隔離室內(nèi)各個(gè)隔間的氣體;所述第二處理模塊對應(yīng)的第二真空度在IOPa到l*10~5Pa(正常大氣壓）的范圍內(nèi)。
[0010]進(jìn)一步的，所述第一處理源可通過濺射，熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，或原子層沉積在所述卷材襯底上沉積所述第一材料。所述第二處理源可通過化學(xué)水浴、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷或電鍍的方法在所述卷材襯底上沉積第二材料。
[0011]進(jìn)一步的，所述卷材襯底可以是金屬箔、聚合物卷、紙卷，亦或是裝載在柔性襯底載體上的小的剛性工件。
[0012]進(jìn)一步的，所述卷材襯底的傳送方向基本上是垂直的，以便減少顆粒在已沉積薄膜上形成或收集。卷材襯底沿垂直方向也使得設(shè)備容易擴(kuò)展，若需要更多的空間來安裝多個(gè)沉積源，在這種情況下，只需要設(shè)計(jì)和“拉伸”所述真空腔室的高度而不用增加所述腔室的占地面積，因此節(jié)省了寶貴的生產(chǎn)車間。
[0013]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：模塊化設(shè)計(jì)使得該系統(tǒng)具有高度的可擴(kuò)展性，且具有靈活的工藝，不同模塊可采用不同的處理工藝，這不僅可充分利用各工藝技術(shù)的工藝窗口，而且還不會導(dǎo)致不同技術(shù)之間的干擾，最終實(shí)現(xiàn)了多種沉積技術(shù)的連續(xù)處理，大大提高了多層薄膜沉積時(shí)的生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0014]圖I是根據(jù)本實(shí)用新型示例的一種真空處理模塊的截面圖；
[0015]圖2是依照本實(shí)用新型示例的一種隔離模塊的截面圖；
[0016]圖3是依照本實(shí)用新型示例的一種連續(xù)沉積系統(tǒng)的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參見圖I，第一處理模塊100包括真空腔室110，帶有長且窄的開口和真空密封法蘭的入口狹縫160，引導(dǎo)輥130，卷繞輥140，另一個(gè)引導(dǎo)輥150，和出口狹縫170。所述第一處理模塊100還可包括真空排氣口和栗(未示出）用于維持所述真空腔室110內(nèi)的真空度。卷材襯底120被傳送至所述入口狹縫160，由所述引導(dǎo)輥130，150以及所述卷繞輥140引導(dǎo)，并通過所述出口狹縫170引出所述真空腔室110。處理源180安裝在卷繞輥140的兩側(cè)，面向所述卷材襯底120的外表面。
[0018]進(jìn)一步的，所述卷材襯底120可以由PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯）制成，其規(guī)格可以是0.5米寬，1000米長，I毫米厚。
[0019]進(jìn)一步的，所述處理源180可采用不同的沉積技術(shù)例如濺射沉積，化學(xué)氣相沉積，蒸發(fā)，或其它合適的技術(shù)提供不同的沉積材料。
[0020]進(jìn)一步的，所述處理源180還可包括用作所述襯底120等離子體預(yù)處理的離子清洗目.O
[OO21 ]進(jìn)一步的，所述卷材襯底120的傳送方向基本上是垂直的，以便減少顆粒在已沉積薄膜上形成或收集。卷材沿垂直方向也使得設(shè)備容易擴(kuò)展，若需要更多的空間來安裝多個(gè)沉積源，在這種情況下，只需要設(shè)計(jì)和“拉伸”所述真空腔室110的高度而不用增加所述腔室110的占地面積，因此節(jié)省了寶貴的生產(chǎn)車間。
[0022]為實(shí)現(xiàn)不同工藝壓強(qiáng)的連續(xù)處理，本實(shí)用新型通過在不同的處理模塊之間安裝隔離模塊來實(shí)現(xiàn)。參照圖2，隔離模塊200包括隔離壁210，根據(jù)工藝的需要所述隔離模塊200可包括一個(gè)或多個(gè)隔離壁210，其將隔離模塊分成多個(gè)隔間220，所述隔離壁210包括允許所述卷材襯底120通過的狹縫。所述隔離模塊200由真空系統(tǒng)對多個(gè)隔間220提供差異抽氣。
[0023]參照圖3，沉積系統(tǒng)400包括第一處理模塊100和在非真空環(huán)境中提供處理的第二處理模塊300。所述第二處理模塊300可以是在正常大氣壓下進(jìn)行沉積的處理工藝，例如化學(xué)水浴、電鍍、噴涂等工藝。以化學(xué)水浴為例，所述卷材襯底120浸漬在含有沉積材料的溶液420中。所述第一處理模塊100和所述第二處理模塊300通過隔離模塊200間接連接，以平衡所述第一處理模塊100和所述第二處理模塊300之間較大的壓強(qiáng)差。各模塊之間通過擴(kuò)展真空密封法蘭410互連。
[0024]這里僅介紹了部分的實(shí)施例，根據(jù)本實(shí)用新型還可擴(kuò)展出多種形式的連續(xù)沉積系統(tǒng)。例如，根據(jù)需要連續(xù)沉積系統(tǒng)可由多個(gè)真空處理模塊、非真空處理模塊以及隔離模塊以一定的方式排列構(gòu)成，通過本實(shí)用新型所公開的沉積系統(tǒng)理論上可實(shí)現(xiàn)各種功能薄膜在柔性襯底上的連續(xù)沉積。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模塊化的連續(xù)沉積系統(tǒng)，其特征在于，包括第一處理模塊、隔離模塊、第二處理模塊以及傳送機(jī)構(gòu)，其中所述第一處理模塊包括:第一處理室以及用于沉積第一材料在卷材襯底上的第一處理源;所述隔離模塊包括：隔離室以及位于隔離室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)隔離壁，所述隔離壁將所述隔離室分隔為多個(gè)隔間，每個(gè)隔離壁包括一個(gè)開口以允許卷材襯底通過;所述第二處理模塊包括:第二處理室以及用于沉積第二材料在卷材襯底上的第二處理源;所述傳送機(jī)構(gòu)用于移動(dòng)所述卷材襯底通過所述第一處理模塊、所述隔離模塊和所述第二處理模塊。2.如權(quán)利要求I所述連續(xù)沉積系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括真空密封法蘭，用于連接所述第一處理室和所述隔離室，以及所述隔離室和所述第二處理室，所述卷材襯底通過所述真空密封法蘭傳送。3.如權(quán)利要求I所述連續(xù)沉積系統(tǒng)，其特征在于，所述第一處理源通過濺射，熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，或原子層沉積在所述卷材襯底上沉積所述第一材料;所述第二處理源通過化學(xué)水浴、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷或電鍍的方法在所述卷材襯底上沉積第二材料。4.如權(quán)利要求I所述連續(xù)沉積系統(tǒng)，其特征在于，所述第一處理模塊包括一個(gè)或多個(gè)真空栗，所述真空栗可將所述第一處理模塊抽至第一真空度，所述第一真空度在1*10~-3 Pa到IOPa的范圍內(nèi)；所述隔離模塊包括一個(gè)或多個(gè)真空栗，用來排出隔離室內(nèi)各個(gè)隔間的氣體;所述第二處理模塊對應(yīng)的第二真空度在IOPa到正常大氣壓的范圍內(nèi)。5.如權(quán)利要求I所述連續(xù)沉積系統(tǒng)，其特征在于，所述卷材襯底是金屬箔、聚合物卷、紙卷，亦或是裝載在柔性襯底載體上的小的剛性工件。6.如權(quán)利要求I所述連續(xù)沉積系統(tǒng)，其特征在于，所述卷材襯底的傳送方向基本上是垂直的，以便減少顆粒在已沉積薄膜上形成或收集，同時(shí)卷材襯底沿垂直方向也使得設(shè)備擴(kuò)展更容易。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種模塊化的連續(xù)沉積系統(tǒng)。所述連續(xù)沉積系統(tǒng)包括第一處理模塊、隔離模塊、第二處理模塊以及傳送機(jī)構(gòu)。其中所述第一處理模塊、隔離模塊、第二處理模塊之間通過真空密封法蘭連接。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)多種沉積技術(shù)的連續(xù)處理，如第一處理模塊采用濺射沉積技術(shù)，第二處理模塊采用化學(xué)水浴沉積技術(shù)。模塊化設(shè)計(jì)使得該系統(tǒng)具有高度的可擴(kuò)展性，且具有靈活的工藝，不同模塊可采用不同的處理工藝，這不僅可充分利用各工藝技術(shù)的工藝窗口，而且還不會導(dǎo)致不同技術(shù)之間的干擾，最終實(shí)現(xiàn)了多種沉積技術(shù)的連續(xù)處理，大大提高了多層薄膜沉積時(shí)的生產(chǎn)效率。
【IPC分類】C23C28/00, C23C14/56, C23C16/54
【公開號】CN205099749
【申請?zhí)枴緾N201520866667
【發(fā)明人】王開安, 黃仲漩
【申請人】奧昱新材料技術(shù)（嘉興）有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月3日