CN101130452A - 星型双回转磁控溅射导电玻璃镀膜生产线及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种星型双回转磁控溅射导电玻璃镀膜生产线及生产工艺，该生产线包括A面进出片室、B面进出片室、A面旋转真空室、B面旋转真空室、A面第一溅射工作室、B面第一溅射工作室、中间连接室、A面旋转回架装置、B面旋转回架装置；A面进出片室、A面第一溅射工作室分别与A面旋转真空室相衔接；B面进出片室、B面第一溅射工作室分别与B面旋转真空室相衔接；中间连接室二端分别与A面旋转真空室、B面旋转真空室相衔接。生产工艺中，通过同时进行二个方向的生产流程控制，共用主要的生产设备，使相对同样产能的现有生产线，本发明的生产线占地面积小，投入设备成本大大降低，生产维护成本也大幅度降低，经济效益与社会效益十分显著。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种ITO导电玻璃镀膜生产线及相关生产工艺。
【背景技术】
磁控溅射镀膜技术经过几十年的发展已经进入到相对成熟的阶段，它具有溅射温升低、溅射速率高、膜层致密以及附着力好等优点而备受青睐。特别是在一些大型镀膜生产线上的成功应用进一步奠定了它在镀膜领域重要地位。随着平板显示器产业的飞速发展，在2004年中国LCD显示器的产量首次超过了CRT，在该领域是一种大面积的镀膜技术，还不只是被镀工件的镀膜面积大到几平方米，而是考虑一套镀膜设备整个的生产能力和质量的平稳。它所面临的主要问题有：①薄膜均匀性的控制，包括薄膜厚度、薄膜成分与薄膜特性的均匀性；②连续生产的条件下，薄膜制备的可重复性与薄膜特性的一致性；③如何控制和减少薄膜的区缺陷；④生产节拍的提高使得产能增加从而可以一定程度上降低成本。同样随着低辐射率膜(LOW-E)、建筑玻璃、自清洁玻璃、薄膜太阳电池等日益的发展普及，大面积的磁控溅射镀膜的应用领域正在不断的扩大。纵观国内的大面积磁控溅射镀膜生产线的结构已经比较落后，特别是ITO导电玻璃生产线的设计还停留在以前较传统的设计方式。
以下是现有技术中的几种典型的ITO导电玻璃生产线：
1、采用直线形式(IN-LINE型)：这种结构的磁控溅射生产线应用很广泛，有单面和双面镀膜之分。其中单面主要考虑到结构布置简单，基片载体运行可靠性高，加热均匀性有所改善；双面主要考虑到增加产能节约生产成本。这种结构其上下片的净化车间分别在生产线的两端，基片载体回送装置在真空室外面沿转用的轨道回架，其生产线结构请参阅附图1。
2、国内的生产线结构虽然没有大的改观，但在吸收了一些国外的先进设计思想以后也进行了改进，采用了旋转真空室结构，即单面回转式磁控溅射镀膜生产线。其真空室做成一室两工作点形式，即用隔板做成两个独立的空间，通过旋转室的回转来完成连续的镀膜过程。它的上下片室共用一个净化间，通过净化间内的回转装置实现基片载体的循环运行。也就是说整个的镀膜过程基片载体不用暴露到生产车间，而只在真空室体和百级净化间空间内运行。这种结构设计的思想其实就是将单面IN-LINE线进行“对折”然后增加旋转真空室来起连接过渡。因此较单面IN-LINE线而言有具有如下的优势：①整个生产线长度大大减少，而且减少一个千级净化间其占地面积有大的降低；②基片载体回送装置没有暴露在生产车间不会造成基片载体的污染有利于镀膜质量的改善。其生产线结构请参阅附图2。
3、在国外有一种“星”型的结构设计，同样采用单室双工作点的室和旋转真空室。它将几个真空室在不同方向上与旋转室连接形成一个“星”型的结构，其分支可视不同的工艺要求进行增减，每个分支的室数量也可增减。室都采用模块化设计以方便安装和重新组合。这种结构同样具有占地面积小的优点，而且灵活性又有了很大的提高。还可适用于镀制别的产品，比如多层膜的沉积。其生产线结构请参阅附图3。
上述现有技术中，存在一些问题及缺陷。采用单面或双面IN-LINE结构主要有以下的缺点：①生产线较长占地面积大；②上下片净化车间分离在两端，进一步增加占地面积和建设成本；③基片载体回送装置暴露在生产车间会受到污染，不利于沉膜质量改善；④生产线的安装不方便，由于太长(国内普遍采用9真空室)安装的精度不容易保证，基片载体运行易受阻。
采用单面环式结构的主要缺点是：①结构灵活性差，加工产品的范围不广；②生产节拍不高，产能低从而增加了成本。
采用单回转“星”型结构同样存在产能不高的缺陷，而且分支不能太多，所以镀膜室的数量不会太多，灵活性受到一定的限制。
【发明内容】
本发明的目的就是为了克服以上现有技术的不足，提供一种星型双回转磁控溅射ITO导电玻璃镀膜生产线及生产工艺，可以增加设备的灵活性，提高产能，拓宽了应用的产品范围。
为实现上述目的，本发明提出星型双回转磁控溅射ITO导电玻璃镀膜生产线，包括A面进出片室、B面进出片室、A面旋转真空室、B面旋转真空室、A面第一溅射工作室、B面第一溅射工作室、中间连接室、A面旋转回架装置、B面旋转回架装置；所述A面进出片室、A面第一溅射工作室分别与所述A面旋转真空室相衔接；所述B面进出片室、B面第一溅射工作室分别与所述B面旋转真空室相衔接；所述中间连接室二端分别与所述A面旋转真空室、B面旋转真空室相衔接。
上述的生产线，还包括A面第二溅射工作室，与所述A面旋转真空室相衔接。还包括B面第二溅射工作室，与所述B面旋转真空室相衔接。
上述的生产线，所述中间连接室包括第一通道、第二通道，所述第一通道包括相衔接的预热室、镀膜室、过渡室，所述第二通道包括相衔接的预热室、镀膜室、过渡室；所述二通道并行反向、分别连接于所述A面旋转真空室、B面旋转真空室之间。
上述的生产线，还包括A面旋转回架装置、B面旋转回架装置，所述A面旋转回架装置与所述A面进出片室相衔接，所述B面旋转回架装置与所述B面进出片室相衔接。
同时，本发明提出了一种星型双回转磁控溅射ITO导电玻璃镀膜生产工艺，包括二个相互独立、同时运行、方向相反的流程：A基片载体依次经A面回架旋转装置、A面进出片室、A面旋转真空室、预热室、A面旋转真空室、中间连接室、B面旋转真空室、B面溅射工作室、B面旋转真空室、B面进出片室、B面回架旋转装置，完成ITO镀膜；B基片载体依次经B面回架旋转装置、B面进出片室、B面旋转真空室、预热室、B面旋转真空室、中间连接室、A面旋转真空室、A面溅射工作室、A面旋转真空室、A面进出片室、A面回架旋转装置，完成ITO镀膜。
上述的生产工艺，所述A面溅射工作室包括A面第一溅射工作室、A面第二溅射工作室，可实现对基片载体的多次溅射ITO镀膜。所述B面溅射工作室包括B面第一溅射工作室、B面第二溅射工作室，可实现对基片载体的多次溅射ITO镀膜。
上述的生产工艺，所述中间连接室设有第一通道、第二通道，该二通道设置有镀膜室，实现对所述基片的镀膜处理。所述镀膜室实现二氧化硅镀膜或银镀膜。
由于采用了以上的方案，带来了如下的有益效果：
在整条生产线中，同时进行的二个方向的生产通过流程控制，共用主要的生产设备，使相对同样产能的现有技术的生产线，本发明的整条生产线占地面积小，投入设备成本大大降低，生产、维护成本也大幅度降低，经济效益与社会效益十分显著。
由于有两个进出片工作点，整个工艺路线朝两个方向同时进行，其产能可以得到很大的提高。
本发明工艺路线的灵活多变，镀膜工作点多，工艺可变性强，可通过调整不同工艺路线来满足不同产品的需求，比如OLED用ITO导电玻璃就可能涉及到Ag膜的制备，还有其它多层膜的开发，镀膜工作点就可以实现多种类靶材的溅射。中间连接室的镀膜室可以根据所需工艺的要求进行变换，包括靶材的更换以及整个溅射装置的更换，均采用模块化设计，所以更换起来很方便，结构新颖、紧凑，安装和维护便捷；无须将整个的镀膜室更换只需要将靶门等一些部件加以更换重组即可。
由于后续镀膜在相对独立的溅射空间，膜层的质量得到进一步保证。
【附图说明】
附图1：传统直线型大型连续镀膜生产线原理图；
附图2：单面回转式大型连续镀膜生产线原理图；
附图3：“星”型单回转镀膜生产线原理图；
附图4：“星”型双回转磁控溅射ITO导电玻璃镀膜生产线原理图。
主要设备说明：1-A面旋转真空室；2-B面旋转真空室；3-A面进出片室；4-B面进出片室；5-A面第一溅射工作室；6-A面第二溅射工作室；7-B面第一溅射工作室；8-B面第二溅射工作室；9-中间连接室；10-A面旋转回架装置；11-B面旋转回架装置；12-产品质检室。
【具体实施方式】
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
参阅附图4的本例生产线的结构原理图，A面旋转真空室1和B面旋转真空室2主要起旋转过渡的作用，它是连接各个功能室体的平台，它对整个的工艺路线的实施起到关键的作用；A面进出片室3和B面进出片室4是A向和B向的进出片室，由于室采用了单室双工作点的设计，两个工作点都可以实现上片和出片的功能，这里就体现了工艺的灵活性也提高每个工作点的利用率；A面第一溅射工作室5的两工作点分别是一个A面前处理点和一个A面镀膜工作点；A面第二溅射工作室6的两工作点是A面镀膜工作点；B面第一溅射工作室7的两工作点分别是一个B面前处理点和一个B面镀膜工作点；B面第二溅射工作室8的两个工作点是B面镀膜工作点；中间连接室9由三个室组成，主要实现两个旋转室的连接和SiO2膜层的制备；A面旋转回架装置10实现A面基片载体的双向回转；B面旋转回架装置11实现B面基片载体的双线回转；产品质检室12实现产品及时检测，控制产品的质量。
整个生产线的镀膜工艺的实现流程：
整套设备采用以分子泵为主泵的无油真空系统，其分子泵的型号应根据室的具体尺寸进行计算来确定；其传动的形式采用了下摩擦上磁导向的方式使得传动平稳可靠；用于制备SiO2的装置采用中频双柱靶或者中频平面孪生靶；用于制备ITO的装置采用先进的移动磁极扫描溅射器来满足基片载体在静止条件下实现均匀沉积的要求；每个镀膜工作点都有配有加热装置和冷阱装置来满足各种条件下的工艺要求。
工艺过程首先是先进行基片的前处理和预热，然后让基片载体在平稳移动过程中实现SiO2膜层的制备再进入ITO镀膜工作点实现基片载体静止而获得均匀ITO膜层的功能，达到要求工艺参数后经出片室出片。由A面进入的基片载体与由B面进入的基片载体是两个相对独立的运行路线，只是在同套设备上加以实现而已。运行的路线是大致朝相反的方向运行及从A面进入的基片载体从B面出来，同理由B面进入的基片载体从A面出来。有如下的流程：
在每个工艺流程中，根据工艺的需要可以设置一个或多个镀膜室，以满足不同的产品要求。比如在做ITO过程中，在预先镀制好SiO2后就只需要再镀制一层ITO即可满足要求，可以只用其中的一个溅射工作室就可以了，但是为了加快生产的节拍，可能需要再增加一个ITO溅射工作室，但这个过程并没有增加溅射靶材的种类。如果需要镀完一层ITO以后再镀一层Ag膜时，可以将一个溅射工作室装配成满足镀Ag的要求。如果还需要再镀另外的膜层就再增加一个溅射工作室即可。从图4可知，除了中间连接室的镀膜室以外，每向可以实现3种不同靶材的镀膜工艺要求，其可镀的膜层数量从理论上讲是无穷的。如果所要镀的靶材种类太多就可以改成单向镀膜的方式，这种情况下除了中间连接室的镀膜室以外还可以实现6种不同靶材的镀膜工艺要求，所以灵活性是很强的。
图4中，A面第二溅射工作室6、B面第二溅射工作室8均具有两工作点。A面第二溅射工作室6、B面第二溅射工作室8中间是密封隔离的，这样A面第二溅射工作室6包括溅射工作室A5、A6，B面第二溅射工作室8包括溅射工作室B5、B6。这样做的目的：(1)、一方面是为了增加镀膜室的数量来增加同一工艺中可镀靶材的种类，提高本结构的灵活性。(2)、这种结构我们称为单面镀方式，就是说镀膜过程中只能对基片载体(基片架)的一面实现溅射镀膜，另一面是没有溅射器的。这样便于加热器等部件的安装，而且保证基片载体(基片架)不会由于加热器的原因而出现卡架或者是其他的阻挡情况的发生。(3)、不会有镀膜过程中绕射现象的发生，绕射即是说被镀基片背面被镀上膜层的现象。
本发明拥有多个镀膜室，以上的工艺方案只是典型的ITO导电玻璃的工艺路线，若涉及到其他特殊的工艺要求，比如有机发光显示器(OLED)用ITO导电玻璃就可能涉及到银膜的制备，还有其它多层膜的开发，这样的镀膜工作点就可以实现多种类靶材的溅射，本发明在这方面就显示出了其独特的优势。另外，溅射工作点采用移动磁极扫描溅射器可以形成独立的镀膜空间，进一步保证镀膜质量，所以说本发明在制备高档产品上又显示出优势。
Claims (10)
1.星型双回转磁控溅射ITO导电玻璃镀膜生产线，其特征是：包括A面进出片室、B面进出片室、A面旋转真空室、B面旋转真空室、A面第一溅射工作室、B面第一溅射工作室、中间连接室、A面旋转回架装置、B面旋转回架装置；所述A面进出片室、A面第一溅射工作室分别与所述A面旋转真空室相衔接；所述B面进出片室、B面第一溅射工作室分别与所述B面旋转真空室相衔接；所述中间连接室二端分别与所述A面旋转真空室、B面旋转真空室相衔接。
2.如权利要求1所述的生产线，其特征是：还包括A面第二溅射工作室，与所述A面旋转真空室相衔接。
3.如权利要求1所述的生产线，其特征是：还包括B面第二溅射工作室，与所述B面旋转真空室相衔接。
4.如权利要求1-3中任一项所述的生产线，其特征是：所述中间连接室包括第一通道、第二通道，所述第一通道包括相衔接的预热室、镀膜室、过渡室，所述第二通道包括相衔接的预热室、镀膜室、过渡室；所述二通道并行反向、分别连接于所述A面旋转真空室、B面旋转真空室之间。
5.如权利要求1-3中任一项所述的生产线，其特征是：还包括A面旋转回架装置、B面旋转回架装置，所述A面旋转回架装置与所述A面进出片室相衔接，所述B面旋转回架装置与所述B面进出片室相衔接。
6.星型双回转磁控溅射ITO导电玻璃镀膜生产工艺，其特征是，包括二个相互独立、同时运行、方向相反的流程：A基片载体依次经A面回架旋转装置、A面进出片室、A面旋转真空室、预热室、A面旋转真空室、中间连接室、B面旋转真空室、B面溅射工作室、B面旋转真空室、B面进出片室、B面回架旋转装置，完成ITO镀膜；B基片载体依次经B面回架旋转装置、B面进出片室、B面旋转真空室、预热室、B面旋转真空室、中间连接室、A面旋转真空室、A面溅射工作室、A面旋转真空室、A面进出片室、A面回架旋转装置，完成ITO镀膜。
7.如权利要求6所述的生产工艺，其特征是：所述A面溅射工作室包括A面第一溅射工作室、A面第二溅射工作室，可实现对基片载体的多次溅射ITO镀膜。
8.如权利要求6所述的生产工艺，其特征是：所述B面溅射工作室包括B面第一溅射工作室、B面第二溅射工作室，可实现对基片载体的多次溅射ITO镀膜。
9.如权利要求6-8中任一项所述的生产工艺，其特征是：所述中间连接室设有第一通道、第二通道，该二通道设置有镀膜室，实现对所述基片的镀膜处理。
10.如权利要求9所述的生产工艺，其特征是：所述镀膜室实现二氧化硅镀膜或银镀膜。
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