專利名稱：一種卷對卷等離子體增強化學氣相沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學沉積裝置，尤其是一種柔性基材，如不銹鋼、聚合物及 纖維等襯底上進行化學沉積裝置，具體地說是一種巻對巻等離子體增強化學 氣相沉積裝置，它也可被用于制備硅基薄膜太陽電池。
技術(shù)背景 .
眾所周知，巻對巻裝置是廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的新型設(shè)備，隨著世界 進至電子信息及新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的新時代。它成為這些新興的高科技產(chǎn) 業(yè)一種新型的高效生產(chǎn)裝備，如在印刷電路板領(lǐng)域，柔性基體太陽電池領(lǐng)域， 柔性便型電子器件領(lǐng)域都有應(yīng)用的報道。以其簡便的制備流程可以大大提高 這些領(lǐng)域的生產(chǎn)效率，降低這些部件的生產(chǎn)成本。此外它也是最適用于柔性 基體生產(chǎn)過程中的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。隨著電子器件及太陽電池向輕便化及薄 膜化方向發(fā)展，其正在逐漸成為一種新的行業(yè)技術(shù)標準，將得到廣泛應(yīng)用。
等離子體增強化學氣相沉積技術(shù)作為目前廣泛使用的一種有效薄膜制 備技術(shù)目前在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以在各種襯底上沉積薄膜材料。沉 積條件通過為低氣壓，所以整個系統(tǒng)為高真空設(shè)備。目前技術(shù)的發(fā)展需要越 來越多的在柔性基體上鍍膜，不同于通常的鋼性基材，如玻璃，陶瓷及金屬 板材，這些材料耐熱性、表面平整度及抗變型性都要比柔性基體強。通常期 望在所鍍基體表面獲得均一的薄膜，這就對基體表面平整度提出了較高的要 求。而對于柔性基體，由于在受熱情況下的熱收縮效應(yīng)及易變型特點，如果 沒有外力給予一定的衡張力控制，柔性基體如聚合物襯底會發(fā)生撓曲，從而 導致無法鍍膜或者鍍膜出現(xiàn)嚴重的不均勻性。此外對于柔性襯底，由于其柔 軟易變型，如果采用通常處理剛性基體的技術(shù)，在實際中會遇到很多困難和 達不到所要求的效果。因此對于工業(yè)鍍膜中處理柔性基體，通常采用巻對巻 工藝， 一方面與符合柔性基體的特性，另一方面可以大大提高柔性基體材料的處理效率、降低成本。
硅基薄膜太陽電池是目前發(fā)展較為成熟，低成本的光伏技術(shù)。目前其主 要生產(chǎn)技術(shù)是等離子體增化學氣相沉積。柔性基體硅基薄膜太陽電池是其重 要的研究和發(fā)展發(fā)向，在輕量化和便攜上具有其它種類太陽電池不可替代的
優(yōu)勢。由于其生產(chǎn)工藝要求沉積的優(yōu)化溫度在200—220°C，在此溫度下，柔 性基體如PET、 PEN， PI等會發(fā)生型變，而高效的硅基薄膜太陽電池要求所沉 積的薄膜表面厚度不均勻度<10%，因此需要對柔性基體在鍍膜過程中縱向和 橫向的張力進行精確恒定控制。此外對于巻繞的柔性基體，其通常會吸附大 量的氣體，這些氣體分子對于硅基薄膜的制備是有害的，因此需要在進入沉 積室之前通過加熱及低真空去除這些吸附的氣體。此外柔性基體沉積巻對巻 沉積薄膜過程中是一個連續(xù)的過程，需要對于等離子增強化學氣相沉積反應(yīng) 器的電極進行特殊設(shè)計，以獲得均勻厚度的薄膜。
此外對于目前在液晶行業(yè)廣泛應(yīng)用的薄膜晶體管，通常也是采用等離子 體增強化學氣相沉積技術(shù)。其制備工藝與硅基薄膜太陽電池沉積過程相似，
相關(guān)要求也與硅基薄膜太陽電池相似，但是其對于薄膜厚度的均勻性要求更 高，要求薄膜厚度的不均性度<5%。未來對于柔性基體薄膜晶體管發(fā)展需要 大規(guī)模在柔性基體上沉積薄膜晶體管。
本發(fā)明正是基于以上考慮，著力于解決目前存在于柔性基體等離子體增 強化學氣相沉積過程中存在的問題及相關(guān)技術(shù)要求。發(fā)明了用于未來柔性基 體薄膜沉積的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置
本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于硅基薄膜的沉積，也可以用于其它需要在柔性基 體沉積功能薄膜的領(lǐng)域，如建材、電子信息等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種可以在柔性基礎(chǔ)上進行穩(wěn)定的化學沉積的巻對 巻等離子體增強化學氣相沉積裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是它包括 一巻出輥2，該巻出輥2上巻繞有等解巻的帶狀柔性基體材料，所述的巻出輥2安裝在真空室1中；
一巻繞輥ll，該巻繞輥11將前述巻出輥2解開的柔性基體材料按照巻對巻 方式進行重新巻繞成巻，所述的巻繞輥11安裝在真空室22中；
一加熱腔15，該加熱腔15的一端與真空室1相連，另一端與沉積腔10相連， 沉積腔10的一端與真空腔22相連，加熱腔15中安裝有加熱裝置5，沉積腔10中 安裝有等離子增強化學氣相沉積裝置14;
一垂直傳送導軌3，它位于真空室l中，巻出輥2上的柔性基體材料垂直拉 出后進入與之相連的水平傳送導軌20，水平傳送導軌20貫穿真空室1和真空室 22之間的加熱腔15和沉積腔10; .
一與水平傳送導軌20相連的設(shè)置在真空室22中的用于將經(jīng)過沉積后的柔 性基體材料送入巻繞輥11中的導軌16;
一分別安裝在真空室l、真空室22和加熱室15中的用于使柔性基體材料在 傳送過程中保持張力的張緊輪組4， 6， 13;
一安裝在真空室22中用于使進入巻繞輥11上的經(jīng)過沉積后的柔性基體材 料快速冷卻的冷卻輥12。
所述的冷卻輥12為水冷冷卻輥。
本發(fā)明的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置還包括一個用于將巻出 輥2上的柔性基體材料拉出弓I入巻繞輥11的基材導引裝置。
所述的基材導引裝置主要由活動導引頭201、動力驅(qū)動滑動輪203和基 材夾持裝置204組成，活動導引頭201與動力驅(qū)動滑動輪203相連，動力驅(qū) 動滑動輪203安裝在運行軌道202上，基體夾持裝置204與帶動其運動的活 動導引頭201相連。
所述的導軌16斜置于真空室22中并位于張緊輪組13和冷卻輥22之間。
所述的等離子增強化學氣相沉積裝置14包括用于對基體在沉積膜時進 行均勻加熱的加熱電極141、中空的功率源陰極電極外殼142以及等離子體 發(fā)生電極145，所述的加熱電極141同時也是接地陽極電極，該加熱電極141 中安裝有帶狀加熱元件148,中空的功率源陰極電極外殼142同時也是尾氣 排放通道，在其上連接有尾氣板144和尾氣泵143，以獲得均勻的氣體流場，等離子體發(fā)生電極145包括間隔排列的陽極和陰極，等離子體發(fā)生電極145 為中空結(jié)構(gòu)，在其面向柔性基體材料的一面上開有小孔，中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部149 為氣流通道，上表面氣孔146為氣體流出通道，其中陰極電極與功率源相連， 陽極與接地線相連。
所述的等離子體發(fā)生電極145由外框架101、陽極接地電極103、功率源 饋入電極102和絕緣裝置104構(gòu)成，陽極接地電極103的數(shù)量為5-50個，陰 極功率源饋入電極102的數(shù)量為4-49個，陽極接電電極數(shù)量比陰極功率源饋 入電極數(shù)量多一個，并且各電極之間距離相等；本等離子體電極設(shè)計適用于 功率源的頻率范圍在13. 56-133MHz。
所述的加熱裝置5為平板狀加熱裝置，它主要由外框架301，加熱元件 夾具302、加熱元件303和電源接入電極304， 305組成，加熱元件303與加 熱元件夾具302之間通過耐高溫電絕緣器件絕緣，加熱元件303呈平行排列 形成加熱平面。
真空室2和真空室22均為由結(jié)構(gòu)件及保溫板組成的雙層箱體，在其內(nèi)壁 設(shè)有帶狀加熱板，可以對傳輸中的柔性基體材料加熱，在真空室的壁上設(shè)有 真空泵接口，用于連接真空泵使腔室始終保持于工作時的低壓狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置可以恒速狀在柔性基 體材料表面采用等離子體增強化學氣相沉積法沉積各種薄膜材料?；w在鍍 膜時表面的不平整度<5%，所采用的面狀加熱器使基體溫度不均勻性<10%，
使用壽命〉1年，通過加熱及高真空的環(huán)境，使得基體表面吸附氣體的解析 率在進入等離子化學氣相沉積室前〉95%。采用線陣列式RF電極結(jié)構(gòu)，使得 在薄膜沉積過程中橫向不均性<10%。采取軌道和垂直輸輸運的方式，提高了 柔性基體在真空腔室中的運輸效率，此外也方便對于基體在高溫下表面張力 進行精確控制，大大減少由于柔性基體在高溫下由于熱收縮而引起的表面不 平整現(xiàn)象。采用多個巻出輥和巻繞輥室并行排列，提高設(shè)備的運行效率，也 方便多個沉膜設(shè)備的互聯(lián)，形成完整的連續(xù)沉膜生產(chǎn)線。
由于柔性基體通常在鍍膜所需溫度機械性能較差，要保持整個鍍膜面的平整，需要非常精確的對于柔性襯底縱向和橫向的張力進行精確的控制，使 得整個膜與表與電極平行。此外柔性基體熱容小，降溫和升溫都較快。在鍍 膜時要保持基體溫度的恒定需要對基體在整個真空腔室中輸運時進行恒溫加 熱，通過加熱一方面可以解析其所吸附氣體，另一方面獲得均勻的鍍膜溫度。 針對以下措施，本發(fā)明采用垂直恒長力方式使基體在自身重量條件下及橫向 張力控制裝置作用下在整個鍍膜過程中保持恒定，采用多組恒張力控制輥使 得基體縱向張力在傳輸過程中保持恒定，在巻出輥和加熱室中加裝連續(xù)的加 熱裝置， 一方面使基體溫度恒定，另一方面使得吸附氣體解析。依本發(fā)明設(shè)
計，基體在鍍膜時表面的不平整度<5%，所采用的面狀加熱器使基體溫度不 均勻性<10%，使用壽命〉1年，通過加熱及高真空的環(huán)境，使得基體表面吸 附氣體的解析率在進入等離子化學氣相沉積室前〉95%。采用線陣列式RF電 極結(jié)構(gòu)，使得在薄膜沉積過程中橫向不均性< 10%。
本發(fā)明依據(jù)柔性基體的特點，采取軌道和垂直輸輸運的方式，大大提高 了柔性基體在真空腔室中的運輸效率，此外也方便對于基體在高溫下表面張 力進行精確控制，大大減少由于柔性基體在高溫下由于熱收縮而引起的表面 不平整現(xiàn)象。此外采用高真空下對于柔性基體運行過程中進行連續(xù)面狀均勻 加熱，使得基體在運行過程中表面所吸附氣體完全解析，提高在進行等離子 體沉積制備時的質(zhì)量。采用多個巻出輥和巻繞輥室并行排列，大大提高設(shè)備 的運行效率，也方便多個沉膜設(shè)備的互聯(lián)，形成完整的連續(xù)沉膜生產(chǎn)線。依 柔性基體和連續(xù)沉膜的特點，設(shè)計了線列式平行排列RF陰極和陽極結(jié)構(gòu)，在 提高鍍膜質(zhì)量和橫向均勻性的同時，提高了設(shè)備的可靠性。綜合以上各技術(shù)， 可以實現(xiàn)在柔性襯底上連續(xù)高效的采用等離子體增強化學氣相沉積法制備各 種膜材料。


圖1是本發(fā)明整個沉積裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的等離子化學沉積裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖3是本發(fā)明的化學沉積裝置的電極結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明的一側(cè)柔性基材導引裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的平面狀加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。 如圖1-5所示。
一種巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，它主要由以下各部分纟且成 (如圖l所示)
一巻出輥2，該巻出輥2上巻繞有等解巻的帶狀柔性基體材料，所述的 巻出輥2安裝在真空室1中；
一巻繞輥ll，該巻繞輥11將前述巻出輥2解開的柔性基體材料按照巻對巻 方式進行重新巻繞成巻，所述的巻繞輥11安裝在真空室22中；
一加熱腔15，該加熱腔15的一端與真空室1相連，另一端與沉積腔10相連， 沉積腔10的一端與真空腔22相連，加熱腔15中安裝有加熱裝置5，沉積腔10中 安裝有等離子增強化學氣相沉積裝置14;
一垂直傳送導軌3，它位于真空室l中，巻出輥2上的柔性基體材料垂直拉 出后進入與之相連的水平傳送導軌20，水平傳送導軌20貫穿真空室1和真空室 22之間的加熱腔15和沉積腔10;
一與水平傳送導軌20相連的設(shè)置在真空室22中的用于將經(jīng)過沉積后的柔 性基體材料送入巻繞輥ll中的導軌16;
一分別安裝在真空室l、真空室22和加熱室15中的用于使柔性基體材料在 傳送過程中保持張力的張緊輪組4， 6， 13;
一安裝在真空室22中用于使進入巻繞輥11上的經(jīng)過沉積后的柔性基體 材料快速冷卻的冷卻輥12，冷卻輥12可釆用水冷冷卻輥；
以及一用于將巻出輥2上的柔性基體材料拉出引入巻繞輥11的基材導引 裝置，該基材導引裝置主要由活動導引頭201、動力驅(qū)動滑動輪203和基材 夾持裝置204組成，活動導引頭201與動力驅(qū)動滑動輪203相連，動力驅(qū)動 滑動輪203安裝在運行軌道202上，基體夾持裝置204與帶動其運動的活動 導引頭201相連，如圖4所示。
具體實施時
9導軌16斜置于真空室22中并位于張緊輪組13和冷卻輥22之間。
等離子增強化學氣相沉積裝置14包括用于對基體在沉積膜時進行均勻 加熱的加熱電極141、中空的功率源陰極電極外殼142以及等離子體發(fā)生電 極145，所述的加熱電極141同時也是接地陽極電極，該加熱電極141中安 裝有帶狀加熱元件148，中空的功率源陰極電極外殼142同時也是尾氣排放 通道，在其上連接有尾氣板144和尾氣泵143，以獲得均勻的氣體流場，等 離子體發(fā)生電極145包括間隔排列的陽極和陰極，等離子體發(fā)生電極145為 中空結(jié)構(gòu)，在其面向柔性基體材料的一面上開有小孔，中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部149為 氣流通道，上表面氣孔146.為氣體流出通道，其中陰極電極與功率源相連， 陽極與接地線相連，如圖2所示。其中的等離子體發(fā)生電極145由外框架101、 陽極接地電極103、功率源饋入電極102和絕緣裝置104構(gòu)成，陽極接地電 極103的數(shù)量為5-50個，陰極功率源饋入電極102的數(shù)量為4-49個，陽極 接電電極數(shù)量比陰極功率源饋入電極數(shù)量多一個，并且各電極之間距離相等； 本等離子體電極設(shè)計適用于功率源的頻率范圍為13. 56-133MHz，如圖3所示。
加熱裝置5可采用平板狀加熱裝置，它主要由外框架301，加熱元件夾 具302、加熱元件303和電源接入電極304，305組成，加熱元件303與加熱 元件夾具302之間通過耐高溫電絕緣器件絕緣，加熱元件303呈平行排列形 成加熱平面。如圖5所示。
此外，真空室2和真空室22應(yīng)采用均由結(jié)構(gòu)件及保溫板組成的雙層箱體， 在其內(nèi)壁設(shè)有帶狀加熱板，可以對傳輸中的柔性基體材料加熱，在真空室的 壁上設(shè)有真空泵接口，用于連接真空泵使腔室始終保持于工作時的低壓狀態(tài)。
詳述如下
一種巻對巻等離子增強化學氣相沉積裝置(圖1)是由巻出輥2，巻繞輥 U，張力控制輥即張緊輪組4，6， 13，冷卻輥12，裝巻真空腔室l，加熱真 空腔室15，等離子增強化學氣相沉積腔室10，卸巻真空腔室22以及由帶 狀加熱元件組成的面狀加熱板5，分別由管狀線性排列的等離子體電極8， 9 和面狀加熱平板陽極7組成的等離子增強化學氣相沉積系統(tǒng)，引導柔性基 體在真空室內(nèi)輸運的軌道3, 16,20組成。本發(fā)明還包括其它供氣管路及真空獲得裝置。
本發(fā)明中柔性基體材料在上述垂直安裝的巻出輥、巻繞輥、張力控制輥 的控制下，在導軌及引導輪作用下，以一定張力在腔室中垂直傳輸。
本發(fā)明適用的柔性襯底材料可以為不銹鋼、聚合物薄膜、樹脂、纖維及塑料。
本發(fā)明中等離子增化學氣相沉裝置的陰極和陽極平板電極采取垂直方式裝。
本發(fā)明中安裝巻出輥及巻繞輥的真空腔室是由結(jié)構(gòu)件及保溫板組成的雙 層箱體，在其內(nèi)壁設(shè)有帶狀加熱板，可以對傳輸中的基體加熱，在真空腔室 的壁設(shè)有真空泵接口 ，用于連接真空泵使腔室始終保持于工作時的低壓狀態(tài)。
本發(fā)明中對柔性基體在傳送過程中進行連續(xù)均勻加熱的加熱裝置是由帶 狀加熱元件平行排列組成的面狀加熱板，加熱元件為鎳鉻合金，鐵鉻鋁合金， 康銅，和管狀紅外燈。
本發(fā)明中等離子體化學氣相沉積真空腔室是由外腔室和內(nèi)腔室組成的 雙腔室結(jié)構(gòu)，并且內(nèi)外腔室的壓力可以獨立控制和調(diào)節(jié)，方便設(shè)備的清洗及 提高原材料氣體的利用率。
本發(fā)明中等離子體沉積室陽極電極、陰極電極，排氣板，布氣孔，加熱 板，外腔室組成。陰極功率源耦入電極為平行金屬管組成的梯狀結(jié)構(gòu)。陰極 接地電極為與陰極金屬管間隔平行安裝的金屬管組成。出氣孔分布于陰極和 陽極金屬管與基體相鄰的上半表面，孔的大小與方沿金屬管長度方向依一定 規(guī)律變化，以獲得均勻的氣體流場。陰極和陽極金屬管電極通過陶瓷絕緣裝 置與氣體管路絕緣。排氣板分布在沉積腔室與基體輸運方向平行的兩邊。排 氣板是一表面分布有小孔的金屬板。加熱板為以帶狀合金電阻材料連續(xù)平行 排列組成面狀加熱器和覆于其上的金屬板組成。制備上述裝置的材料為鋁或
不銹鋼。如圖2所示。
本發(fā)明還包括對柔性基體進入巻繞輥巻繞前進行冷卻的冷卻輥
本發(fā)明中巻出輥腔室和巻繞室腔室為多個腔室平行排列，并且每個腔室
相互獨立，通過共同的基體輸運通道與沉積室相連。本發(fā)明中柔性基體材料在真空腔室中的傳輸方法為
(a) 將巻在巻出輥上的柔性基體料一端連接至引導輪上。
(b) 由引導輪牽引基體通過各真空室并到達巻繞輥，引導輪固定至巻繞
車昆J二。
(c) 由巻出輥的、巻繞輥和張力控制輥的共同運動控制基體材料的傳輸。
本發(fā)明中激發(fā)等離子體的功率源頻率為13. 56-133MHz。 以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實例進行更進一步詳細的介紹。在對本發(fā) 明進行說明過程中，對于與本發(fā)明無關(guān)大家熟知的重點功能及構(gòu)件將不再做 具體說明。本發(fā)明重點在于提供一種高效的巻對巻方式在柔性襯底材料上采
用等離子體增強化學氣相沉積法沉積各種膜材料。其中本發(fā)明重點是基體在 導軌引導下穿過真空室并采用垂直方式進行輸運，基體張力通過自重及多組 張力控制輥進行精確實時控制，基體加熱采取加續(xù)面式均勻加熱，保證基體 溫度均勻的同時，也有利于柔性基體表面吸附氣體的解析，各腔室間真空獲 取系統(tǒng)獨立，可以依需要調(diào)控各個腔室的真空度，等離子體電極采用陰陽極 共面并且線性排列的方式，氣體通過中空的陰極和陽極的表面的小孔進入腔 室并分解沉積，而尾氣板則位于等離子體沉積腔室的兩側(cè)?；w在進入巻繞 輥之前首先通過一個冷卻輥。通過以下設(shè)計，使得本發(fā)明可以適應(yīng)于不同的 基體，如不銹鋼，聚合物，纖維織物等，可以應(yīng)用到太陽電池，建筑，電子 信息等領(lǐng)域。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實例的巻對巻等離子增強化學氣相沉積裝置的概略示
意圖
圖1可以看出，根據(jù)本發(fā)明實施例的無張力巻對巻裝置也采用了普通巻 對巻裝置的構(gòu)成及工作原理。具體地說，主要是采用如下方式的巻對巻裝置， 即將帶狀材料按照巻對巻方式進行安裝，然后,通過驅(qū)動引擎(圖中沒有標示) 對巻出輥及巻繞輥進行驅(qū)動，然后，再利用巻繞輥將通過巻出輥解開的材料 進行重新巻繞。下面，將參照圖l對根據(jù)本發(fā)明的巻對巻等離子增強化學氣 相沉積裝置進行更加詳細的說明。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置(圖l)包括如下幾個部分:將帶狀柔性基體材料進行巻繞，然后，再將巻繞 后材料解開的垂直安裝巻出輥2，將通過巻出輥2解開的材料按照巻對巻方 式進行重新巻繞的垂直安裝巻繞輥ll，設(shè)置在巻出輥與巻繞輥之間，將通過 巻出輥解開的材料以垂直方式輸運至巻繞輥的傳送導軌3, 16， 20。對柔性基 體在傳送過程中及薄膜沉積過程中進行精確張力控制的張力控制輥 4,13,20，對鍍完膜的基材在被重新巻繞前進行快速冷卻的冷卻輥12，巻繞 輥所在裝巻真空腔室22,在基體進入等離子體增強化學沉積裝置之前對基體 進行精確加熱及控溫的加熱腔15，本發(fā)明核心部件等離子增強化學氣相沉積 腔室10，完成對柔性基體材料表面沉積所需薄膜，巻出輥所在的卸巻真空腔 室1，對帶狀基體表面進行精確均勻加熱的面狀加熱板5，等離子增強化學氣 相沉積所必需線狀RF電極8， 9和面狀加熱平板陽極7，分布在各真空腔室側(cè) 壁的觀察窗19， 21，裝載巻出輥和巻繞輥的真空腔室密封門18。
如圖l所示，根據(jù)本發(fā)明的巻對巻等離子增強化學氣相沉積裝置通過相 互對應(yīng)設(shè)置的巻出輥與巻繞輥11按照巻對巻的方式進行驅(qū)動。在巻出輥巻繞 有帶狀柔性材料，繞在巻出輥上的帶狀柔性材料隨著巻出輥的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動會沿 著巻繞輥的方向解開。在這種情況下，巻繞輥的作用就是對通過巻出輥解開 的材料進行重新巻繞。巻出輥與巻繞輥通過驅(qū)動引擎(圖中沒有標示)進行旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動。對于這種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)來說，相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的工作人員都能夠很容 易操作，因此，本文不再作具體說明。在將巻繞有柔性基體的巻繞輥裝入真 空室后，帶狀柔性基體材料的頭部被固定于傳輸軌道上的導引頭上，由導引 頭牽引沿輸運軌道到達巻繞輥，并在巻繞輥上進行固定，完成柔性基體材料 的安裝。基體材料在輸運過程張力的控制通過幾組張力控制輥進行控制，采 用通常巻對巻裝置中張力控制的施措，對于這種張力控制措施，相關(guān)領(lǐng)域已 有非常成熟的技術(shù)，這里不在做具體說明。本發(fā)明中帶狀基體材料采取垂直 方式輸運，有利減少由于基體自重而導致中間凹陷的問題，此外也可以減少 使基體平整所需的張力。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，帶狀柔性襯底材料可以從樹脂，薄膜， 不銹鋼板中至少選擇一種。例如:在制造柔性基體薄膜太陽電池中，其就可以采用聚酰亞胺樹脂之類的耐高溫性薄膜。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的等離子增強化氣相沉積裝置由以下用于對基
體在沉積膜時進行均勻加熱的加熱電極141，同時也是接地陽極電極，內(nèi)有 帶裝加熱元件148。中空的功率源陰極電極外殼142，同時也是尾氣排放通道， 在其上連接尾氣板144和尾氣泵143，以獲得均勻的氣體流場。等離子體發(fā) 生電極145，包括陽極和陰機電極間隔排列，電極為中空結(jié)構(gòu)，在其面向基 體的一面開有小孔，中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部149為氣流通道，上表面氣孔146為氣體 流出通道，其中陰極電極與功率源相連，陽極與接地線相連?；w材料位于 加熱.電極和等離子體電極之間，在輸運系統(tǒng)的帶運下連續(xù)運行。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的等離子體電極由外框架101，陽極接地電極 103，功率源饋入電極102，和絕緣裝置104構(gòu)成，陰陽電極的數(shù)量可以依工 藝需要增加和調(diào)整，陽極接地電極的數(shù)量比陰極功率源饋入電極數(shù)量多1個， 并且電極之間距離相等。本等離子體電極設(shè)計適用于功率源的頻率在 13. 56-133MHz，對于本實例可以采用13. 56MHz的射頻功率源。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的基體輸運導軌由活動導引頭201，動力驅(qū)動 滑動輪裝置203，運行軌道202，基體夾持裝置204組成。通過動力驅(qū)動滑
輪裝置在軌道上的運動帶動基體動行。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的面狀基體加熱是由外框架301，加熱元件夾 具302，加熱元件303和電源接入電極304，305組成。加熱元件與夾具間通 過耐高溫電絕緣器件絕緣，帶狀加熱元件平行排列形成加熱平面，加熱的溫 度通過常用的溫度控制系統(tǒng)可以精確控制，
在上述參照附圖對本發(fā)明進行的說明的過程中，只是對本發(fā)明進行了實 例性的說明，其目的在于對本發(fā)明的重點進行詳細闡述，但是，這并不意味 著本發(fā)明的應(yīng)用范圍僅限于上述實施例，也不代表本發(fā)明的專利申請范圍僅 限于上述實施例的范圍。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容， 必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
1權(quán)利要求
1、一種卷對卷等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是它包括一卷出輥(2)，該卷出輥(2)上卷繞有等解卷的帶狀柔性基體材料，所述的卷出輥(2)安裝在真空室(1)中；一卷繞輥(11)，該卷繞輥(11)將前述卷出輥(2)解開的柔性基體材料按照卷對卷方式進行重新卷繞成卷，所述的卷繞輥(11)安裝在真空室(22)中；一加熱腔(15)，該加熱腔(15)的一端與真空室(1)相連，另一端與沉積腔(10)相連，沉積腔(10)的一端與真空腔(22)相連，加熱腔(15)中安裝有加熱裝置(5)，沉積腔(10)中安裝有等離子增強化學氣相沉積裝置(14)；一垂直傳送導軌(3)，它位于真空室(1)中，卷出輥(2)上的柔性基體材料垂直拉出后進入與之相連的水平傳送導軌(20)，水平傳送導軌(20)貫穿真空室(1)和真空室(22)之間的加熱腔(15)和沉積腔(10)；一與水平傳送導軌(20)相連的設(shè)置在真空室(22)中的用于將經(jīng)過沉積后的柔性基體材料送入卷繞輥(11)中的導軌(16)；一分別安裝在真空室(1)、真空室(22)和加熱室(15)中的用于使柔性基體材料在傳送過程中保持張力的張緊輪組(4，6，13)；一安裝在真空室(22)中用于使進入卷繞輥(11)上的經(jīng)過沉積后的柔性基體材料快速冷卻的冷卻輥(12)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是 所述的冷卻輥(12)為水冷冷卻輥。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是 它還包括一個用于將巻出輥(2)上的柔性基體材料拉出引入巻繞輥(11)的 基材導引裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是 所述的基材導引裝置主要由活動導引頭(201)、動力驅(qū)動滑動輪(203)和基 材夾持裝置(204)組成，活動導引頭(201)與動力驅(qū)動滑動輪(203)相連，動力驅(qū)動滑動輪(203)安裝在運行軌道(202)上，基體夾持裝置(204)與帶 動其運動的活動導引頭(201)相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是 所述的導軌(16)斜置于真空室(22)中并位于張緊輪組(13)和冷卻輥(22) 之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是 所述的等離子增強化學氣相沉積裝置(14)包括用于對基體在沉積膜時進行 均勻加熱的加熱電極(141)、中空的功率源陰極電極外殼(142)以及等離子 體發(fā)生電極(145)，所述的加熱電極(141)同時也是接地陽極電極，該加熱 電極(141)中安裝有帶狀加熱元件(148)，中空的功率源陰極電極外殼(142) 同時也是尾氣排放通道，在其上連接有尾氣板(144)和尾氣泵(143)，以獲 得均勻的氣體流場，等離子體發(fā)生電極(145)包括間隔排列的陽極和陰極， 等離子體發(fā)生電極(145)為中空結(jié)構(gòu)，在其面向柔性基體材料的一面上開有 小孔，中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部(149)為氣流通道，上表面氣孔(146)為氣體流出通 道，其中陰極電極與功率源相連，陽極與接地線相連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是 所述的等離子體發(fā)生電極(145)由外框架(101)、陽極接地電極(103)、功 率源饋入電極(102)和絕緣裝置(104)構(gòu)成，陽極接地電極(103)的數(shù)量 比陰極功率源饋入電極(102)的數(shù)量多1個，并且各電極之間距離相等。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是 所述的加熱裝置(5)為平板狀加熱裝置，它主要由外框架(301)，加熱元件 夾具(302)、加熱元件(303)和電源接入電極(304,305)組成，加熱元件(303)與加熱元件夾具(302)之間通過耐高溫電絕緣器件絕緣，加熱元件 (303)呈平行排列形成加熱平面。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻對巻等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是 真空室(2)和真空室(22)均為由結(jié)構(gòu)件及保溫板組成的雙層箱體，在其內(nèi) 壁設(shè)有帶狀加熱板，可以對傳輸中的柔性基體材料加熱，在真空室的壁上設(shè) 有真空泵接口，用于連接真空泵使腔室始終保持于工作時的低壓狀態(tài)。
全文摘要
一種卷對卷等離子體增強化學氣相沉積裝置，其特征是它包括卷出輥(2)、卷繞輥(11)、加熱腔(15)、垂直傳送導軌(3)、與水平傳送導軌(20)相連的設(shè)置在真空室(22)中的用于將經(jīng)過沉積后的柔性基體材料送入卷繞輥(11)中的導軌(16)、分別安裝在真空室(1)、真空室(22)和加熱室(15)中的用于使柔性基體材料在傳送過程中保持張力的張緊輪組(4，6，13)以及安裝在真空室(22)中用于使進入卷繞輥(11)上的經(jīng)過沉積后的柔性基體材料快速冷卻的冷卻輥(12)。本發(fā)明大大提高了柔性基體在真空腔室中的運輸效率，此外也方便對于基體在高溫下表面張力進行精確控制，大大減少由于柔性基體在高溫下由于熱收縮而引起的表面不平整現(xiàn)象。
文檔編號C23C16/54GK101629283SQ200910181458
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者丹 李, 段和勛, 邵雙喜, 郝三存 申請人:江蘇雙登集團有限公司