CN101627147B - 带状基材的真空处理 - Google Patents

Abstract

在包括第一处理辊和至少一个处理源的第一处理室和包括第二处理辊和至少一个处理源的第二处理室内真空处理尤其是真空涂覆带状基材的正面的至少一个区域的处理设备中规定，具有在第一和第二处理室之间设置的移送室，它与两个处理室相连并且可在压力方面与其中的至少一个处理室隔断开，还具有包括可取出的放卷的开卷装置、和包括可从中取出的待处理基材收卷的收卷装置、以及用于装卸该放卷和/或收卷的外闸门。此时，待处理基材以其背面朝向第一和第二处理辊并且可从开卷装置至第一处理辊、从第一处理辊至第二处理辊、和从第二处理辊至收卷装置地被引导经过移送室。本发明还涉及该处理设备的运行方法。

Description

带状基材的真空处理

技术领域

本发明涉及用于带状基材正面的真空处理、尤其是真空涂覆的处理设备，该设备包括具有处理辊和至少一个处理源的处理室、和包括处理辊和处理源的另一个处理室。

背景技术

带状基材可以是金属带、磁带、胶片、塑料膜等，它们接受处理源的处理如涂覆。作为处理源，通常采用溅射源尤其是磁控溅射源、真空蒸镀源、等离子体源、物理气相沉积源(PVD)或化学气相沉积源(CVD)。此外，这些处理源也可以被用于待涂覆基材的预处理、清理、干燥、表面活化和/或聚合化。通过使用带有处理源的两个处理室，与只有一个处理室的设备相比，这种设备的生产率可被提高。

此外，德国专利授权公告号DE10157186C1公开一种在处理室内涂覆带状材料的真空涂覆设备，在该设备中，在可被抽真空的第一卷绕室中设置开卷装置和装上的待涂覆材料的放卷，在可被抽真空的第二卷绕室中设有收卷装置和可取出的待涂覆材料的收卷。待涂覆带材借助导向机构经过两个处理室，该导向机构具有用于带状基材的多个导辊。

从日本专利申请公开号JP00063206470AA中知道一种包括两个加工室和两个处理室的涂覆设备，其中如此布置两个处理辊，即，带的两面可被先后涂覆。

此外，从日本专利申请公开号JP00063020464AA中知道一种用于蒸镀钢带的一面的设备，包括开卷辊和收卷辊，它们设置在加工室外。收卷装置和开卷装置通过闸门与处理室相连通。

另外，从德国专利申请公开号DE102005042762A1中知道一种带材涂覆设备，其中真空室内部通过隔挡被分为轧制室和涂覆室。收卷辊和开卷辊也位于真空室内。

从国际专利申请公开号WO2005/116289中知道另一种带材处理设备，其中可以进行开卷料卷和收卷料卷的更换，而无需对整个设备或者说其已被抽真空的处理输送线路通风。为此，在可相对移动的不同机座之中或之上设置卷绕站和处理站。处理站的机座是设备外壳的固定部分，其在工作状态下也包围卷绕站。卷绕站设置在一个包括其共同机座的且朝向处理组成部分敞开的、可相对设备外壳运动的支架中，并且可通过闸门相对真正的处理站被密封。可通过设备壳体的、在工作中可被紧密封闭的独立开口从外面接近卷绕站。

在已知的方法中，带状基材在处理站和卷绕站之间借助多个导辊被引导，导辊接触到基材正面。

为了制造薄片太阳能电池，例如基于包括透明氧化锌窗口层的铜铟硒(CIS)，完成了借助PvD工艺或CVD工艺的带状基材的单面涂覆。在单面涂覆中，如果在正面进行涂覆，则应该只是带状基材的背面被接触。在其它工艺中，也可能需要尽量减少或者完全避免接触到基材正面。这一要求激励人们研制不具有接触基材正面的常见带材导辊的处理设备。

发明内容

本发明的任务是提供一种按照上述类型的处理设备以及一种按照上述类型的、用于带状基材的真空处理尤其是真空涂覆的方法，其中为了引导基材而无需接触基材正面。

根据本发明，该任务通过独立权利要求的特征来完成。

根据本发明，在包括第一处理辊和至少一个处理源的第一处理室和包括第二处理辊和至少一个处理源的第二处理室内真空处理尤其是真空涂覆带状基材正面的至少一个区域的处理设备中规定，具有设置在第一和第二处理室之间的移送室，该移送室与两个处理室相连通并且可在压力方面与其中的至少一个处理室隔断开，还具有包括可取出的放卷的开卷装置、和包括可从中取出的待处理基材收卷的收卷装置、以及用于装卸该放卷和/或该收卷的外闸门，该待处理基材以其背面朝向第一和第二处理辊并且可从开卷装置至第一处理辊、从第一处理辊至第二处理辊、和从第二处理辊至收卷装置地被引导经过移送室。

正面的待涂覆区域最好是平行于带状基材边缘的条，其本身也可以延伸于基材的整个宽度范围。

移送室设置在第一和第二处理室之间，并且从开卷装置至第一处理辊、从第一处理辊至第二处理辊和从第二处理辊至收卷装置地引导带状基材经过移送室，这允许省掉接触带状基材正面的规定区域最好是待涂覆区域的导辊。当然也可避免设备的其它组成部分接触带状基材的相关区域。

优选的是，用于待处理基材的导向机构尤其是辊和导辊在开卷装置和第一处理辊之间、在第一处理辊和第二处理辊之间和/或在第二处理辊和收卷装置之间只接触基材背面，或者相应地，基材正面的至少规定区域未被接触地引导。

但显然，本发明包括这样的实施方式，在此实施方式中，例如在以下准确限定的条件下实现设备组成部件与带状基材正面的接触。

特别优选地规定，第一和第二处理室如此与移送室相连通，即放卷和/或收卷可以被装入移送室中或者从移送室中被卸出，此时在至少其中一个处理室内保持真空。移送室的装卸载因此可以无需给整个设备通风地实现。有利的是，移送室具有连通第一和第二处理室的中间室、以及通过隔挡与中间室分隔开的闸门室，其中，中间室形成用于待处理基材的通道，待处理基材在该通道中从第一处理室移向第二处理室。闸门室通过第一带材闸板与第一处理室连通，通过第二带材闸板与第二处理室连通。带材闸板可以呈夹紧闸门的形式，其在设备工作中具有大到足以保证基材无接触地通过的横截面。适当的带材闸板例如由国际专利申请公开号WO99/50472所公开。此外，中间室通过第一和/或第二带材闸板与第一和/或第二处理室连通，结果，通过或许存在的接近口可以接近在中间室里的或许存在的基材导向机构或者其它部件，以便维修或调校，而无需使处理室处于真空。

如果第一和/或第二处理辊可被冷却和/或可被加热，就是说以冷却辊和/或加热辊的形式构成，则带状基材可以在涂覆过程中被保持在规定的温度范围里，由此保证或提高工艺质量和工艺安全性。

为了实现基材的有效加工，在处理室内设置多个处理源是有利的。所述多个处理源在通行的带状基材的正面构成处理区，该处理区随处理源的数量而增加。对于可靠的工艺控制来说，所述多个处理源的处理区位于基材缠绕处理辊的缠绕区域内是有利的，因为基材随后在处理源工作的过程中得到处理辊的支撑。如果基材在所述处理源的处理区内以至少180°的包绕角缠绕处理辊，则将获得设备的高效率。在另一个实施方式中，也可以规定大于180°的包绕角。包绕角度可以通过相对第一或者第二处理辊定位收卷装置和开卷装置而定下来或者被调节。

处理设备最好用于基材的真空涂覆，其中作为处理源，采用溅射源、磁控溅射源、蒸镀源、等离子体源、PVD源或CVD源。显然，也可以想到用于待处理基材的预处理、清理、干燥、表面活化和/或聚合化的源。如果源是溅射源，则它可以具有平靶或圆柱靶。此外，第一处理室可以配备有带有平靶的处理源，第二处理室配备有带圆柱靶的第二处理源。同样可以规定相反的配置。这种配置可能特别有利地被用于CIGS太阳能电池的制造。平靶最好被用于非掺杂锌(i-ZnO)的涂覆，而圆柱靶则最好被用于掺杂ZnO层的制造。显然，也可以想到用于处理工艺的平靶和圆柱靶的其它配置。

按照本发明的另一个方面，在一种在包括第一处理辊和至少一个处理源的第一处理室和包括第二处理辊和至少一个处理源的第二处理室内真空处理尤其是真空涂覆带状基材正面的方法中，待处理基材从开卷装置被引导至第一处理辊、从第一处理辊被引导至第二处理辊、和从第二处理辊被引导至收卷装置，待处理基材此时以其背面朝向第一处理辊和第二处理辊。开卷装置和收卷装置设置在一个位于第一处理室和第二处理室之间且与两者相连通的、可在压力方面与至少其中一个处理室隔断开的移送室内。按照本发明的方法具有以下优点，在收卷装置和开卷装置之间的待处理基材的引导不需要导辊接触带状基材的待处理正面。

附图说明

以下将结合附图来详细说明本发明的多个优选实施方式，从这些优选实施方式中，与其在权利要求书中的组合方式无关地得到本发明的其它方案和优点。

图1非常简化地以垂直于两个处理辊的转轴的垂直截面图表示根据本发明的、用于真空处理带状基材的处理设备。

具体实施方式

图1非常简化地以垂直于两个处理辊的转轴的垂直截面图表示根据本发明的、用于真空处理带状基材的处理设备10。

此处理设备包括带有处理辊21的第一处理室20、带有处理辊31的第二处理室30、和介于第一和第二处理室之间的移送室40。此外，设有未示出的、用于所述处理的工艺控制的控制装置。

处理辊21和31设置在未示出的辊架中，辊架例如允许调校其轴位置并且具有基本相互平行设置的转轴。移送室40与处理室20和30相连通。处理室20和30以及移送室40可以通过未示出的真空泵被抽真空。在移送室40中，设有用于放卷的开卷装置50和带有收卷的收卷装置60，所述放卷提供了带材备料。放卷和收卷的轴最好相互平行且平行于处理辊的轴地设置。

金属带、磁带、胶卷、塑料膜等被规定作为带状基材10，它们以一个面接受处理源21、31的处理，例如涂覆。

在处理室20中设有至少一个处理源22，最好是多个处理源22。同样，在处理室30中设有至少一个、优选是多个处理源32。处理源22、32优选是磁控溅射源。但是，可以想到采用其它的溅射源、蒸镀源、等离子体源、PVD源或CVD源。此外，处理源也可以是用于待处理基材的预处理、清理、干燥、表面活化和/或聚合化的源。源本身最好平行于各处理辊转轴地延伸规定的长度。此外，如图1所示，处理源22和/或32围绕各处理辊21或32布置成圆圈，用于构成用于基材10的尽量大的处理区。

对本发明的目的而言，基材10的、在处理室20和处理室30中通过处理源22和/或32接受处理且最好是涂覆的面被定为带状基材10的正面12。正面12最好(但不一定)在收卷和/或放卷中径向朝外。基材10的相反一面被称为背面13。

移送室40包括中间室41和闸门室42，它们通过隔挡45被分隔开。中间室41构成用于待处理基材的通道，待处理基材在该通道中从第一处理室20移向第二处理室30。中间室41可以通过带材闸板46和47在压力方面与处理室20或者30隔断开。带材闸板46、47是可能有的，因此根据本发明的另一个方案，省掉两个闸板或其中一个闸板。

闸门室42通过带材闸板52与第一处理室20连通，通过带材闸板62与第二处理室30连通。

显然，第一处理室20和第二处理室30如此与移送室40相连通，即，放卷或收卷可以被装入移送室40或从中卸出，其中在至少其中一个处理室20或30中保持真空或者调定压力。将中间室41和闸门室42分隔开的隔挡45与处理室20的一个区域以及处理室30的一个区域相邻接，或者延伸至上述区域。在带材闸板52和62关闭的情况下，闸门室42在压力和真空方面与处理室20和处理室30隔断开，结果，放卷50和收卷60可通过外闸门44接近，而无需给处理室20或者处理室30通风。

按照本发明的另一个方案，移送室40是一体构成的。

处理辊21和/或处理辊31可以分别以加热辊和/或冷却辊的形式构成，如本身已知的那样。

在开启状态下，带材闸板46、47、52、62具有足够大的净宽以允许带状基材的无接触输送。在关闭状态下，带材闸板允许在压力方面使各处理室与移送室隔断开。此外，在一个带材闸板的关闭状态下，带状基材10可以通过当时的带材闸板被保持不动，以便切掉带状基材10的一部分和或许将另一基材备料接到被保持不动的带头上，例如通过粘结或焊接。

开卷装置50具有导向机构51，它朝向带状基材10的背面13，因此不会接触到正面12。此外，收卷装置60具有导向机构，它在工作时也不会触碰到正面12。而且，在中间室41的区域内设有多个导向机构43，它们没有接触带状基材的正面12，因此可不接触正面12地引导输送基材10。

在设备工作过程中，带状基材10以背面13朝向处理辊21和处理辊22。待处理的带状基材从开卷装置被引导向处理辊21，缠绕该处理辊并且从该处理辊转移向处理辊31。在处理辊21和处理辊31之间，带状基材被引导经过移送室40。在图1的视图中，基材10被移送经过构成一个具有相对小的净横截面的隧道的中间室41。

基材10缠绕处理辊31并且被转向，通过带材闸板62被引导向收卷装置60。在开卷装置50和收卷装置60之间的输送以及基材10在按照本发明的处理设备中的处理过程中，不需要接触基材的正面12。所有的转向和导向机构作用于带状基材的背面13，因此能够尽量减少或者完全防止正面12的受损或脏污。

带状基材可以以其背面13安置在一条中间带上。或许，基材10可以在处理设备中进行处理之前从中间带上被抽出并且在处理之后有被放置到中间带中。当然也可以想到，由叠置的至少两层构成的带状基材可以在本发明的设备中或者借助本发明的方法来处理。

附图标记一览表

10-带状基材；12-带状基材的正面；13-带状基材的背面；20-处理室1；21-处理辊1；22-处理源；30-处理室2；31-处理辊2；32-处理源；40-移送室；41-中间室；42-闸门室；43-导向机构；50-开卷装置；51-导向机构；52-带材闸板；60-收卷装置；61-导向机构；62-带材闸板。

Claims (19)

1.一种在包括第一处理辊和至少一个处理源的第一处理室和包括第二处理辊和至少一个处理源的第二处理室内真空处理带状基材的正面的至少一个区域的处理设备，其特征是，该处理设备具有设置在第一处理室和第二处理室之间的移送室，该移送室与两个处理室相连通并可在压力方面与其中的至少一个处理室隔断开，该处理设备还具有包括可取出的放卷的开卷装置、和包括可从中取出的待处理基材收卷的收卷装置、以及用于装卸该放卷和/或该收卷的外闸门，待处理基材以其背面朝向第一处理辊和第二处理辊并可从开卷装置至第一处理辊、从第一处理辊至第二处理辊、和从第二处理辊至该收卷装置地被引导经过该移送室。

2.根据权利要求1所述的处理设备，其特征是，第一处理室和第二处理室如此与该移送室相连通，即该放卷和/或该收卷可被装入该移送室或可从该移送室中卸出，此时在至少其中一个处理室内保持真空。

3.根据权利要求2所述的处理设备，其特征是，该移送室包括连通第一处理室和第二处理室的中间室、和通过隔挡与该中间室分隔开的闸门室，其中该中间室形成用于待处理基材的通道，待处理基材在该通道中从第一处理室移向第二处理室，该闸门室通过第一带材闸板与第一处理室连通，通过第二带材闸板与第二处理室连通。

4.根据权利要求3所述的处理设备，其特征是，该中间室通过第一带材闸板与第一处理室和/或通过第二带材闸板与第二处理室相连通。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的处理设备，其特征是，第一处理辊和/或第二处理辊可被冷却和/或可被加热。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的处理设备，其特征是，在第一处理室内设有多个处理源，待处理基材在该处理源的处理区域内以至少180°的包绕角缠绕该处理辊。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的处理设备，其特征是，在第二处理室内设有多个处理源，待处理基材在该处理源的处理区域内以至少180°的包绕角缠绕该处理辊。

8.根据权利要求3所述的处理设备，其特征是，在该中间室内设有至少一个用于待处理基材的导向机构。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的处理设备，其特征是，该开卷装置包括至少一个用于待处理基材的导向机构和/或该收卷装置包括至少一个用于待处理基材的导向机构。

10.根据权利要求1至4中至少任一项所述的处理设备，其特征是，至少其中一个处理源是PVD源或CVD源，或是为了待处理基材的预处理、清理、干燥、表面活化和/或聚合化而设的源。

11.根据权利要求10所述的处理设备，其特征是，所述PVD源为溅射源。

12.根据权利要求11所述的处理设备，其特征是，溅射源具有平靶。

13.根据权利要求11所述的处理设备，其特征是，溅射源具有圆柱靶。

14.根据权利要求11所述的处理设备，其特征是，所述溅射源是磁控溅射源。

15.根据权利要求11所述的处理设备，其特征是，第一处理室和/或第二处理室配备有至少一个带有平靶的磁控溅射源和配备有至少一个带有圆柱靶的磁控溅射源。

16.根据权利要求1至4中任一项所述的处理设备，其特征是，待处理基材至少在规定的工作状态中在其正面的规定区域不能被导向机构接触和/或只以其背面朝向导向机构。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的处理设备，其特征是，用于待处理基材的导向机构在开卷装置和第一处理辊之间、在第一处理辊和第二处理辊之间和/或在第二处理辊和收卷装置之间只接触基材的背面，或者不接触至少规定的正面区域。

18.一种在包括第一处理辊和至少一个处理源的第一处理室和包括第二处理辊和至少一个处理源的第二处理室内真空处理带状基材正面的方法，其特征是，待处理基材从开卷装置被引导至第一处理辊、从第一处理辊被引导至第二处理辊、和从第二处理辊被引导至收卷装置，该待处理基材此时以其背面朝向第一处理辊和第二处理辊，该开卷装置和该收卷装置设置在位于第一处理室和第二处理室之间且与两者相连通的、可在压力方面与其中的至少一个处理室隔断开的移送室内。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征是，待处理基材在第一处理室、第二处理室和/或移送室内通过至少一个导向机构被引导，待处理基材至少在规定的工作状态中在其正面不会被该导向机构接触到和/或仅以其背面朝向该导向机构。