CN102560426B - 自动循环等离子气相沉积系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动循环等离子气相沉积系统，包括预热室、至少一个等离子气相沉积室、冷却室和清洗室，预热室、等离子气相沉积室和冷却室通过第一导轨依次连接，清洗室与冷却室平行设置且底部设置第二导轨，第一导轨的两端分别通过入室导轨和出室导轨与第一输送带和第二输送带连接，第一导轨、第二导轨、第一输送带和第二输送带形成长方形结构；预热室、等离子气相沉积室、冷却室和清洗室分别外接有抽真空机构；相邻两个真空室之间设有真空锁。本自动循环等离子气相沉积系统是针对大面积工件的表面处理而提出的，克服了传统工艺只能应用于表面积较小的工件的缺陷，其应用范围广，使用也方便。
Description
技术领域
本发明涉及平面基材镀膜技术领域，特别涉及一种自动循环等离子气相沉积系统。
背景技术
等离子增强化学气相沉积(PECVD)是在电源(包括射频电源、直流电源或交流电源等)接通的条件下通入相关气体，生成的薄膜沉积在基底上，可应用于半导体、太阳能、显示器及电子应用的设备中。由于该工艺没有环境污染产生，没有化学污水排放，同时消耗功率低，效率较高，因此逐步被应用。但目前的等离子气相沉积技术一般只能应用于表面积较小的工件，不能适用于太阳能发电用玻璃等表面积较大的工件处理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于大面积工件处理的自动循环等离子气相沉积系统。
本发明的技术方案为：一种自动循环等离子气相沉积系统，包括预热室、至少一个等离子气相沉积室、冷却室和清洗室，预热室、等离子气相沉积室和冷却室通过第一导轨依次连接，清洗室与冷却室平行设置，清洗室底部设置第二导轨，第一导轨的两端分别设置入室导轨和出室导轨，入室导轨与第一输送带连接并相互垂直设置，出室导轨与第二输送带连接并相互垂直设置，第一导轨、第二导轨、第一输送带和第二输送带形成长方形结构；预热室、等离子气相沉积室、冷却室和清洗室分别外接有抽真空机构；预热室与等离子气相沉积室的相接处和等离子气相沉积室与冷却室的相接处分别设有真空锁；玻璃工件设于工件架上，工件架通过其底部的滚轮运动于第一导轨或第二导轨上；工件架通过入室车运动于第一输送带及入室导轨上，工件架通过出室车运动于第二输送带及出室导轨上。
所述等离子气相沉积室有6个，6个等离子气相沉积室串联设于预热室和冷却室之间，各等离子气相沉积室分别与抽真空机构连接，相邻两个等离子气相沉积室之间设有真空锁。对于需要进行多层沉积的玻璃工件来说，设置多个等离子气相沉积室，各个等离子气相沉积室可根据工艺需要充入不同的气体，相比起在同一等离子气相沉积室内交替充入不同气体的情况，可避免不同气体的交叉污染。
所述真空锁为插板式真空锁，包括气缸、阀体和阀芯组件，阀体为中空的长方体箱式结构，阀体的左右两侧壁分别与位于其两侧的真空室固定连接，阀体的左右两侧壁上分别开有阀体通孔，阀体通孔与位于阀体两侧的真空室内的工件通孔相通，阀芯组件设于阀体的中部空间内，气缸末端穿过阀体顶部并与阀芯组件连接；阀芯组件包括对称设置的两个活动板，两个活动板之间设置活动铰并通过活动铰与气缸末端连接，两个活动板的底部分别设有导轮。该结构的真空锁使用时，当需要关闭真空锁，气缸运行，其末端带动阀芯组件在阀体中部空间内向下运动，当阀芯组件下降至导轮与阀体内底面相接触时，气缸末端继续下降，通过各活动铰将两个活动板向两侧撑开，两个活动板在导轮的引导下滑向阀体中部空间的两侧壁，当两个活动板的外侧分别贴紧于阀体中部空间的两侧壁时，两个活动板分别封住相应的阀体通孔，从而隔开阀体左右两侧真空室上的工件通孔，达到密封的目的；当需要打开真空锁，驱动元件运行，其末端带动阀芯组件在阀体中部空间内反向运动，通过活动铰先将两个活动板向中间收拢后，再使其上升至导轮高于阀体通孔所处的位置即可。
所述两个活动板之间设有至少一个拉簧，各拉簧两端分别固定于两个活动板的侧壁上。在两个活动板之间设置拉簧，可防止活动板运动过快而产生碰撞，确保设备的正常运行。
所述抽真空机构包括相连接的干泵和高真空机组，高真空机组的入口端通过管道分别与预热室、等离子气相沉积室、冷却室和清洗室连接。
所述清洗室为真空高频离子清洗室，清洗室的室壁上设有多个真空测量规，清洗室还通过管道外接吸尘机。
所述等离子气相沉积室底部设有多个输入电极自动接合机构；等离子气相沉积室包括沉积室腔和真空室壁，真空室壁设于沉积室腔外周；输入电极自动接合机构包括固定电极、动电极、射频输入件和气动件，固定电极与沉积室腔底部固定连接，动电极设于固定电极下方，动电极与真空室壁的相接处设有密封件，密封件外周依次设置水冷套和绝缘套，动电极下端设置射频输入件，动电机下端通过绝缘隔离件与气动件连接，固定电极和动电极外周还分别设有屏蔽件。各个输入电极自动接合机构使用时，其原理是：当工件架进入真空室进行等离子增强化学气相沉积时，系统的驱动机构驱动气动件动作，气动件末端驱使动电极滑动并与固定电极相接，射频机构通过射频接入件即可进行等离子增强化学气相沉积。
所述预热室的室壁和冷却室的室壁上也分别设有多个真空测量规。
所述工件架包括机架体和多个隔板，多个隔板分布于机架体中部，相邻两个隔板之间设置玻璃工件。
本等离子增强化学气相沉积系统使用时，其原理是：玻璃工件预先装于相应的工件架上，由入室车通过入室导轨送至预热室，预热室内的温度保持
即可，预热室内为低真空状态，充入保护气体，通过气体循环使室内温度保持稳定；对玻璃工件预热完成后，打开预热室与等离子气相沉积室之间的真空锁，工件架带着玻璃工件由第一导轨送入等离子气相沉积室，在室内进行等离子气相沉积后，生成P、I、N膜，该过程要求室内真空度较高、室内各处温度均匀、绝缘性良好、送入反应气体稳定，所以等离子气相沉积室底部专设有射频输入电极自动结合机构(当系统中设有多个等离子气相沉积室时，则玻璃工件依次送入各等离子气相沉积室进行镀膜)；镀膜完成后，打开等离子气相沉积室与冷却室之间的真空锁，工件架带着玻璃工件送入冷却室进行冷却；冷却完成后工件架及玻璃工件由出室车通过出室导轨送至第二输送带上；玻璃工件卸片后，工件架由第二输送带送至第二导轨处，通过第二导轨，工件架被送入清洗室进行膜层清除，该过程采用高频高压电力法的物理清除方式，可避免环境污染，清除过程由吸尘机自动收集粉尘及污染物；工件架清洗完成后，送至第一输送带上循环使用。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本自动循环等离子气相沉积系统是针对大面积工件的表面处理而提出的，克服了传统工艺只能应用于表面积较小的工件的缺陷，其应用范围广，也为等离子气相沉积技术提供一种新的设备。根据实际工艺的需要，其中等离子气相沉积室的个数可灵活设置，使用方便。
本自动循环等离子气相沉积系统相比传统工艺，增加了清洗室并实现循环工作，有效提高了生产效率，降低劳动强度，产品的质量也得到提高，同时该系统占地面积小，成本消耗也低。实际应用中，该系统可适用于面积为1400×1100(mm)左右的玻璃工件。
本自动循环等离子气相沉积系统中采用的真空锁也是针对大面积平面基体工件(如玻璃等)而设的，采用气缸带动阀芯组件上下运动实现其启闭，可有效克服传统真空插板阀占用空间大的缺陷，也可较好地应用于大型玻璃镀膜工艺用的真空镀膜室，同时，本真空锁关闭后，由于气缸及活动铰的作用，两个活动板可相应贴紧于阀体中部空间的内侧壁，其密封效果好，阀芯结构也较为稳固，不易变形。
附图说明
图1为本自动循环等离子气相沉积系统实施例1的结构示意图。
图2为图1的A向视图。
图3为本自动循环等离子气相沉积系统中真空锁的结构示意图。
图4为图3的B向视图。
图5为本自动循环等离子气相沉积系统中清洗室的结构示意图。
图6为图5的C向视图。
图7为本自动循环等离子气相沉积系统中输入电极自动接合机构的结构示意图。
图8为本自动循环等离子气相沉积系统实施例2的结构示意图。
图9为图8的D向视图。
图10为图3的E放大图。
图11为本等离子增强化学气相沉积系统中工件架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例一种自动循环等离子气相沉积系统，其结构如图1或图2所示，包括预热室1、等离子气相沉积室2、冷却室3和清洗室4，预热室、等离子气相沉积室和冷却室通过第一导轨5依次连接，清洗室与冷却室平行设置，清洗室底部设置第二导轨6，第一导轨的两端分别设置入室导轨7和出室导轨8，入室导轨7与第一输送带9连接并相互垂直设置，出室导轨8与第二输送带10连接并相互垂直设置，第一导轨、第二导轨、第一输送带和第二输送带形成长方形结构；预热室、等离子气相沉积室、冷却室和清洗室分别外接有抽真空机构；预热室与等离子气相沉积室的相接处和等离子气相沉积室与冷却室的相接处分别设有真空锁11；玻璃工件设于工件架12上，工件架通过其底部的滚轮运动于第一导轨或第二导轨上；工件架通过入室车13运动于第一输送带及入室导轨上，工件架通过出室车14运动于第二输送带及出室导轨上。
真空锁为插板式真空锁，其结构如图3、图4或图10所示，包括气缸15、阀体16和阀芯组件，阀体16为中空的长方体箱式结构，阀体的左右两侧壁分别与位于其两侧的真空室固定连接，阀体的左右两侧壁上分别开有阀体通孔17，阀体通孔与位于阀体两侧的真空室内的工件通孔相通，阀芯组件设于阀体的中部空间内，气缸末端穿过阀体顶部并与阀芯组件连接；阀芯组件包括对称设置的两个活动板18，两个活动板之间设置活动铰19并通过活动铰与气缸末端连接，两个活动板的底部分别设有导轮20。该结构的真空锁使用时，当需要关闭真空锁，气缸运行，其末端带动阀芯组件在阀体中部空间内向下运动，当阀芯组件下降至导轮与阀体内底面相接触时，气缸末端继续下降，通过各活动铰将两个活动板向两侧撑开，两个活动板在导轮的引导下滑向阀体中部空间的两侧壁，当两个活动板的外侧分别贴紧于阀体中部空间的两侧壁时，两个活动板分别封住相应的阀体通孔，从而隔开阀体左右两侧真空室上的工件通孔，达到密封的目的；当需要打开真空锁，驱动元件运行，其末端带动阀芯组件在阀体中部空间内反向运动，通过活动铰先将两个活动板向中间收拢后，再使其上升至导轮高于阀体通孔所处的位置即可。
为了防止活动板运动过快而产生碰撞，确保设备的运行更为可靠，两个活动板之间设有至少一个拉簧21，各拉簧两端分别固定于两个活动板的侧壁上。
如图2所示，抽真空机构包括相连接的干泵22和高真空机组23，高真空机组的入口端通过管道分别与预热室、等离子气相沉积室、冷却室和清洗室连接。
清洗室为真空高频离子清洗室，其结构如图5或图6所示，清洗室的室壁上设有多个真空测量规24，如图2所示，清洗室4还通过管道外接吸尘机25。
等离子气相沉积室底部设有多个输入电极自动接合机构；如图7所示，等离子气相沉积室包括沉积室腔26和真空室壁27，真空室壁设于沉积室腔外周；输入电极自动接合机构包括固定电极28、动电极29、射频输入件30和气动件31，固定电极与沉积室腔底部固定连接，动电极设于固定电极下方，动电极与真空室壁的相接处设有密封件32，密封件外周依次设置水冷套33和绝缘套34，动电极下端设置射频输入件，动电机下端通过绝缘隔离件35与气动件连接，固定电极和动电极外周还分别设有屏蔽件。各个输入电极自动接合机构使用时，其原理是：当工件架进入真空室进行等离子增强化学气相沉积时，系统的驱动机构驱动气动件动作，气动件末端驱使动电极滑动并与固定电极相接，射频机构通过射频接入件即可进行等离子增强化学气相沉积。
如图1所示，预热室1的室壁和冷却室3的室壁上也分别设有多个真空测量规24。
如图11所示，工件架包括机架体36和多个隔板37，多个隔板分布于机架体中部，相邻两个隔板37之间设置玻璃工件。
本等离子增强化学气相沉积系统使用时，其原理是：玻璃工件预先装于相应的工件架上，由入室车通过入室导轨送至预热室，预热室内的温度保持 
即可，预热室内为低真空状态，充入保护气体，通过气体循环使室内温度保持稳定；对玻璃工件预热完成后，打开预热室与等离子气相沉积室之间的真空锁，工件架带着玻璃工件由第一导轨送入等离子气相沉积室，在室内进行等离子气相沉积后，生成P、I、N膜，该过程要求室内真空度较高、室内各处温度均匀、绝缘性良好、送入反应气体稳定，所以等离子气相沉积室底部专设有射频输入电极自动结合机构(当系统中设有多个等离子气相沉积室时，则玻璃工件依次送入各等离子气相沉积室进行镀膜)；镀膜完成后，打开等离子气相沉积室与冷却室之间的真空锁，工件架带着玻璃工件送入冷却室进行冷却；冷却完成后工件架及玻璃工件由出室车通过出室导轨送至第二输送带上；玻璃工件卸片后，工件架由第二输送带送至第二导轨处，通过第二导轨，工件架被送入清洗室进行膜层清除，该过程采用高频高压电力法的物理清除方式，可避免环境污染，清除过程由吸尘机自动收集粉尘及污染物；工件架清洗完成后，送至第一输送带上循环使用。
实施例2
本实施例一种自动循环等离子气相沉积系统，其具体结构如图8或图9所示，与实施例1相比较，其不同之处在于，等离子气相沉积室2有6个，6个等离子气相沉积室串联设于预热室和冷却室之间，各等离子气相沉积室分别与抽真空机构连接，相邻两个等离子气相沉积室之间设有真空锁。对于需要进行多层沉积的玻璃工件来说，设置多个等离子气相沉积室，各个等离子气相沉积室可根据工艺需要充入不同的气体，相比起在同一等离子气相沉积室内交替充入不同气体的情况，可避免不同气体的交叉污染。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (8)
1.自动循环等离子气相沉积系统，其特征在于，包括预热室、至少一个等离子气相沉积室、冷却室和清洗室，预热室、等离子气相沉积室和冷却室通过第一导轨依次连接，清洗室与冷却室平行设置，清洗室底部设置第二导轨，第一导轨的两端分别设置入室导轨和出室导轨，入室导轨与第一输送带连接并相互垂直设置，出室导轨与第二输送带连接并相互垂直设置，第一导轨、第二导轨、第一输送带和第二输送带形成长方形结构；预热室、等离子气相沉积室、冷却室和清洗室分别外接有抽真空机构；预热室与等离子气相沉积室的相接处和等离子气相沉积室与冷却室的相接处分别设有真空锁；玻璃工件设于工件架上，工件架通过其底部的滚轮运动于第一导轨或第二导轨上；工件架通过入室车运动于第一输送带及入室导轨上，工件架通过出室车运动于第二输送带及出室导轨上；
所述等离子气相沉积室底部设有多个输入电极自动接合机构；等离子气相沉积室包括沉积室腔和真空室壁，真空室壁设于沉积室腔外周；输入电极自动接合机构包括固定电极、动电极、射频输入件和气动件，固定电极与沉积室腔底部固定连接，动电极设于固定电极下方，动电极与真空室壁的相接处设有密封件，密封件外周依次设置水冷套和绝缘套，动电极下端设置射频输入件，动电机下端通过绝缘隔离件与气动件连接，固定电极和动电极外周还分别设有屏蔽件。
2.根据权利要求1所述的自动循环等离子气相沉积系统，其特征在于，所述等离子气相沉积室有6个，6个等离子气相沉积室串联设于预热室和冷却室之间，各等离子气相沉积室分别与抽真空机构连接，相邻两个等离子气相沉积室之间设有真空锁。
3.根据权利要求1或2所述的自动循环等离子气相沉积系统，其特征在于，所述真空锁为插板式真空锁，包括气缸、阀体和阀芯组件，阀体为中空的长方体箱式结构，阀体的左右两侧壁分别与位于其两侧的真空室固定连接，阀体的左右两侧壁上分别开有阀体通孔，阀体通孔与位于阀体两侧的真空室内的工件通孔相通，阀芯组件设于阀体的中部空间内，气缸末端穿过阀体顶部并与阀芯组件连接；阀芯组件包括对称设置的两个活动板，两个活动板之间设置活动铰并通过活动铰与气缸末端连接，两个活动板的底部分别设有导轮。
4.根据权利要求3所述的自动循环等离子气相沉积系统，其特征在于，所述两个活动板之间设有至少一个拉簧，各拉簧两端分别固定于两个活动板的侧壁上。
5.根据权利要求1所述的自动循环等离子气相沉积系统，其特征在于，所述抽真空机构包括相连接的干泵和高真空机组，高真空机组的入口端通过管道分别与预热室、等离子气相沉积室、冷却室和清洗室连接。
6.根据权利要求1所述的自动循环等离子气相沉积系统，其特征在于，所述清洗室为真空高频离子清洗室，清洗室的室壁上设有多个真空测量规，清洗室还通过管道外接吸尘机。
7.根据权利要求1所述的自动循环等离子气相沉积系统，其特征在于，所述预热室的室壁和冷却室的室壁上也分别设有多个真空测量规。
8.根据权利要求1所述的自动循环等离子增强化学气相沉积系统，其特征在于，所述工件架包括机架体和多个隔板，多个隔板分布于机架体中部，相邻两个隔板之间设置玻璃工件。
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