模块化的连续沉积系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及材料沉积技术，尤其涉及连续沉积系统。
【背景技术】
[0002]柔性薄膜材料，如薄的金属箔，聚合物卷以及纸张被广泛用作其它功能性材料的衬底来承载厚膜(约100微米)或薄膜(约10到100纳米）。常用的功能材料实例包括金属、半导体、绝缘体，以及无机、有机或复合材料。所述功能材料可通过真空技术（如:溅射、热蒸发、电子束蒸发、等离子增强化学气相沉积以及原子层沉积)或非真空技术(如:化学水浴沉积、旋涂、溶胶-凝胶、喷涂、丝网印刷以及喷墨印刷)进行沉积或涂覆。使用柔性衬底的薄膜处理通常被称为“卷到卷处理”。卷到卷处理已被广泛用于如食品真空包装之类的传统行业，以及新兴的柔性电子产品上。柔性电子产品包括柔性电路板，射频识别(RFID)器件，指纹传感器，柔性显示器，透明显示器，触摸传感器，触摸屏，柔性太阳能电池以及许多新出现的装置。
[0003]一般的功能性薄膜器件均是由多层不同的薄膜组成，以铜铟镓砸(CIGS)薄膜太阳能电池为例：其包括作为背电极的金属膜、吸收层的CIGS膜、缓冲层的硫化镉膜、窗口层的ZnO膜以及透明导电层的ITO膜等多层薄膜。目前常规的制备多层薄膜的生产线是由多台单独的设备构成，每台设备制备一种膜材。实现多个薄膜连续制备的主要困难在于:不同薄膜的沉积可能需要采用不同处理技术，如物理气相沉积技术、化学气相沉积技术或其它非真空沉积技术，这些技术对气压的要求差异较大，有的需要在真空环境下进行而有的则需要在常压下进行；即使都为真空环境，不同薄膜沉积时真空度要求也不一样，同时沉积的气氛也会有差异。
[0004]而由多个单台设备组成的生产线在薄膜的制备过程中需要多次的取放卷材衬底，尤其是采用真空技术制备薄膜时，衬底材料的取放会浪费大量的抽真空时间，大大降低生产线的效率，同时也给整个生产线的完全自动化带来困难。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型公开了一种模块化的连续沉积系统，可实现多种沉积技术的连续处理。
[0006]具体的实施方案如下：
[0007]一种模块化的连续沉积系统，包括第一处理模块、隔离模块、第二处理模块以及传送机构。其中所述第一处理模块包括:第一处理室以及用于沉积第一材料在卷材衬底上的第一处理源;所述隔离模块包括:隔离室以及位于隔离室内的一个或多个隔离壁，所述隔离壁将所述隔离室分隔为多个隔间，每个隔离壁包括一个开口以允许卷材衬底通过;所述第二处理模块包括:第二处理室以及用于沉积第二材料在卷材衬底上的第二处理源;所述传动机构用于移动所述卷材衬底连续通过所述第一处理模块、所述隔离模块和所述第二处理模块。
[0008]进一步的，所述第一处理室和所述隔离室可分别包括连接所述第一处理室和所述隔离室的真空密封法兰，其中所述卷材衬底通过所述法兰传送。所述第二处理室和所述隔离室可分别包括连接所述隔离室和所述第二处理室的真空密封法兰，其中所述卷材衬底通过所述法兰传送。
[0009]进一步的，所述第一处理模块可包括一个或多个真空栗，所述真空栗可将所述第一处理模块抽至第一真空度，所述第一真空度在l*10~-3Pa到IOPa的范围内；所述隔离模块包括一个或多个真空栗，用来排出隔离室内各个隔间的气体;所述第二处理模块对应的第二真空度在IOPa到l*10~5Pa(正常大气压）的范围内。
[0010]进一步的，所述第一处理源可通过溅射，热蒸发，电子束蒸发，等离子体增强化学气相沉积，或原子层沉积在所述卷材衬底上沉积所述第一材料。所述第二处理源可通过化学水浴、喷墨印刷、丝网印刷或电镀的方法在所述卷材衬底上沉积第二材料。
[0011]进一步的，所述卷材衬底可以是金属箔、聚合物卷、纸卷，亦或是装载在柔性衬底载体上的小的刚性工件。
[0012]进一步的，所述卷材衬底的传送方向基本上是垂直的，以便减少颗粒在已沉积薄膜上形成或收集。卷材衬底沿垂直方向也使得设备容易扩展，若需要更多的空间来安装多个沉积源，在这种情况下，只需要设计和“拉伸”所述真空腔室的高度而不用增加所述腔室的占地面积，因此节省了宝贵的生产车间。
[0013]本实用新型具有以下优点：模块化设计使得该系统具有高度的可扩展性，且具有灵活的工艺，不同模块可采用不同的处理工艺，这不仅可充分利用各工艺技术的工艺窗口，而且还不会导致不同技术之间的干扰，最终实现了多种沉积技术的连续处理，大大提高了多层薄膜沉积时的生产效率。
【附图说明】
[0014]图I是根据本实用新型示例的一种真空处理模块的截面图；
[0015]图2是依照本实用新型示例的一种隔离模块的截面图；
[0016]图3是依照本实用新型示例的一种连续沉积系统的截面图。
【具体实施方式】
[0017]参见图I，第一处理模块100包括真空腔室110，带有长且窄的开口和真空密封法兰的入口狭缝160，引导辊130，卷绕辊140，另一个引导辊150，和出口狭缝170。所述第一处理模块100还可包括真空排气口和栗(未示出）用于维持所述真空腔室110内的真空度。卷材衬底120被传送至所述入口狭缝160，由所述引导辊130，150以及所述卷绕辊140引导，并通过所述出口狭缝170引出所述真空腔室110。处理源180安装在卷绕辊140的两侧，面向所述卷材衬底120的外表面。
[0018]进一步的，所述卷材衬底120可以由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯）制成，其规格可以是0.5米宽，1000米长，I毫米厚。
[0019]进一步的，所述处理源180可采用不同的沉积技术例如溅射沉积，化学气相沉积，蒸发，或其它合适的技术提供不同的沉积材料。
[0020]进一步的，所述处理源180还可包括用作所述衬底120等离子体预处理的离子清洗目.O
[OO21 ]进一步的，所述卷材衬底120的传送方向基本上是垂直的，以便减少颗粒在已沉积薄膜上形成或收集。卷材沿垂直方向也使得设备容易扩展，若需要更多的空间来安装多个沉积源，在这种情况下，只需要设计和“拉伸”所述真空腔室110的高度而不用增加所述腔室110的占地面积，因此节省了宝贵的生产车间。
[0022]为实现不同工艺压强的连续处理，本实用新型通过在不同的处理模块之间安装隔离模块来实现。参照图2，隔离模块200包括隔离壁210，根据工艺的需要所述隔离模块200可包括一个或多个隔离壁210，其将隔离模块分成多个隔间220，所述隔离壁210包括允许所述卷材衬底120通过的狭缝。所述隔离模块200由真空系统对多个隔间220提供差异抽气。
[0023]参照图3，沉积系统400包括第一处理模块100和在非真空环境中提供处理的第二处理模块300。所述第二处理模块300可以是在正常大气压下进行沉积的处理工艺，例如化学水浴、电镀、喷涂等工艺。以化学水浴为例，所述卷材衬底120浸渍在含有沉积材料的溶液420中。所述第一处理模块100和所述第二处理模块300通过隔离模块200间接连接，以平衡所述第一处理模块100和所述第二处理模块300之间较大的压强差。各模块之间通过扩展真空密封法兰410互连。
[0024]这里仅介绍了部分的实施例，根据本实用新型还可扩展出多种形式的连续沉积系统。例如，根据需要连续沉积系统可由多个真空处理模块、非真空处理模块以及隔离模块以一定的方式排列构成，通过本实用新型所公开的沉积系统理论上可实现各种功能薄膜在柔性衬底上的连续沉积。
【主权项】
1.一种模块化的连续沉积系统，其特征在于，包括第一处理模块、隔离模块、第二处理模块以及传送机构，其中所述第一处理模块包括:第一处理室以及用于沉积第一材料在卷材衬底上的第一处理源;所述隔离模块包括：隔离室以及位于隔离室内的一个或多个隔离壁，所述隔离壁将所述隔离室分隔为多个隔间，每个隔离壁包括一个开口以允许卷材衬底通过;所述第二处理模块包括:第二处理室以及用于沉积第二材料在卷材衬底上的第二处理源;所述传送机构用于移动所述卷材衬底通过所述第一处理模块、所述隔离模块和所述第二处理模块。2.如权利要求I所述连续沉积系统，其特征在于，进一步包括真空密封法兰，用于连接所述第一处理室和所述隔离室，以及所述隔离室和所述第二处理室，所述卷材衬底通过所述真空密封法兰传送。3.如权利要求I所述连续沉积系统，其特征在于，所述第一处理源通过溅射，热蒸发，电子束蒸发，等离子体增强化学气相沉积，或原子层沉积在所述卷材衬底上沉积所述第一材料;所述第二处理源通过化学水浴、喷墨印刷、丝网印刷或电镀的方法在所述卷材衬底上沉积第二材料。4.如权利要求I所述连续沉积系统，其特征在于，所述第一处理模块包括一个或多个真空栗，所述真空栗可将所述第一处理模块抽至第一真空度，所述第一真空度在1*10~-3 Pa到IOPa的范围内；所述隔离模块包括一个或多个真空栗，用来排出隔离室内各个隔间的气体;所述第二处理模块对应的第二真空度在IOPa到正常大气压的范围内。5.如权利要求I所述连续沉积系统，其特征在于，所述卷材衬底是金属箔、聚合物卷、纸卷，亦或是装载在柔性衬底载体上的小的刚性工件。6.如权利要求I所述连续沉积系统，其特征在于，所述卷材衬底的传送方向基本上是垂直的，以便减少颗粒在已沉积薄膜上形成或收集，同时卷材衬底沿垂直方向也使得设备扩展更容易。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模块化的连续沉积系统。所述连续沉积系统包括第一处理模块、隔离模块、第二处理模块以及传送机构。其中所述第一处理模块、隔离模块、第二处理模块之间通过真空密封法兰连接。本实用新型可实现多种沉积技术的连续处理，如第一处理模块采用溅射沉积技术，第二处理模块采用化学水浴沉积技术。模块化设计使得该系统具有高度的可扩展性，且具有灵活的工艺，不同模块可采用不同的处理工艺，这不仅可充分利用各工艺技术的工艺窗口，而且还不会导致不同技术之间的干扰，最终实现了多种沉积技术的连续处理，大大提高了多层薄膜沉积时的生产效率。
【IPC分类】C23C28/00, C23C14/56, C23C16/54
【公开号】CN205099749
【申请号】CN201520866667
【发明人】王开安, 黄仲漩
【申请人】奥昱新材料技术（嘉兴）有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月3日