《一种基片加热装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种基片加热装置.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102605349 A (43)申请公布日 2012.07.25 CN 102605349 A *CN102605349A* (21)申请号 201210084682.X (22)申请日 2012.03.27 C23C 16/46(2006.01) C23C 14/22(2006.01) (71)申请人 中国科学院电工研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村北二条 6 号 (72)发明人 刁宏伟 王文静 赵雷 周春兰 李海玲 (74)专利代理机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 11251 代理人 关玲 (54) 发明名称 一种基片加热装置 (57) 摘要 一。
2、种基片加热装置， 包括箱体和基片载板加 热架。所述的基片载板加热架安装在所述的箱体 内。所述的基片载板加热架上有多个插槽。基片 载板加热架安装在两条相对平行的导轨上， 在水 平方向上往复运动。需要加热的基片通过固定螺 钉及基片载板插槽固定在基片载板上， 再将基片 载板插入基片载板加热架插槽中进行加热。本发 明采用电加热方式加热， 适用于对批次基片进行 同时加热。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 6 页 1/1 页 2 1. 一种基片加热装置， 包括箱体。
3、 (5) 和基片载板加热架， 其特征在于， 所述的基片载板 加热架安装在所述的箱体内， 所述的基片载板加热架上有多个插槽 ； 基片载板加热架安装 在两条相对平行的导轨上， 在水平方向上往复运动 ； 待加热的基片通过固定螺钉及基片载 板插槽固定在基片载板上， 基片载板插入基片载板加热架插槽中加热。 2. 根据权利要求 1 所述的基片加热装置， 其特征在于， 所述的箱体的一个立面上开 有用于装卸基片载板的真空密封门 (22)， 真空密封门 (22) 上设有一观察窗 (19) ； 观察窗 (19) 的下方装有磁力推杆 (20)， 磁力推杆 (20) 上装有磁钢 (21) ； 真空密封门 (22) 上。
4、还设 有真空密封门锁紧旋钮 (18) ； 在与真空密封门 (22) 相对的所述的箱体的另一立面上装有 基片出口真空阀门 (17) ； 在与真空密封门 (22) 相邻的所述的箱体的立面上装有手动旋转 柄(1)， 手动旋转柄(1)与一螺纹杆的一端连接， 螺纹杆通过支架撑(3)及固定件(2)支撑、 固定 ； 螺纹杆的另一端与置于所述的加热装置箱体内的基片载板加热架连接， 螺纹杆与箱 体间通过不锈钢波纹管 (15) 实现真空密封。 3. 根据权利要求 1 所述的基片加热装置， 其特征在于， 每条所述的导轨由定轨 (10) 及 动轨 (32) 组成 ； 所述的定轨 (10) 固定在所述的箱体内的底部， 。
5、位于排气口 (14) 上方 ； 定 轨(10)为凹型 ； 动轨(32)固定在基片载板加热架的底部， 为凸型， 与凹型的定轨(10)相配 合 ； 定轨(10)的两端分别装有基片载板加热架限位装置(11) ； 基片载板加热架在螺纹杆推 动下在水平方向上依托定轨 (10) 往复运动。 4. 根据权利要求 1 所述的基片加热装置， 其特征在于， 所述的基片载板加热架的插槽 间装有加热器 (8)， 加热器 (8) 选用铠装电加热丝 (30) ； 铠装电加热丝 (30) 用卡子 (33) 固 定在支撑板 (31) 上 ； 支撑板 (31) 位于两相邻基片载板插槽 (7) 之间， 铠装电加热丝 (30) 通。
6、有低压电。 5. 根据权利要求 1 所述的基片加热装置， 其特征在于， 所述的箱体内壁上衬有两层隔 热内衬 (6)， 隔热内衬 (6) 采用不锈钢薄板， 不锈钢薄板两面抛光 ； 两层隔热内衬之间， 以及 隔热内衬与方箱内壁间的间隔不大于 10mm。 权 利 要 求 书 CN 102605349 A 2 1/4 页 3 一种基片加热装置 技术领域 0001 本发明涉及一种真空镀膜设备， 特别涉及基片镀膜前加热装置。 背景技术 0002 真空镀膜设备的使用广范分布于各行各业， 镀膜前基片的加热非常重要， 若加热 均匀性差， 会严重影响所镀或所沉积的薄膜的光学、 电学及物理性能。 无论是工业设备还是。
7、 研发设备， 为达到加热均匀性， 基本采用每次只加热单片基片的方式， 效率较低， 不便于连 续批量工作。基片的加热原理主要是靠红外电磁波辐射。基片材料本身对加热效率起决定 作用。材料的热容度好， 加热效率就高， 反之则低。在工业化生产中， 对基片加热有不同方 式 ： 有直接进行加热的， 也有间接加热的。 0003 以工业化薄膜太阳能电池生产为例， 其基片大部分采用玻璃， 加热方式既有堆栈 式预加热， 也有单片直接加热 ； 堆栈式预加热较典型的， 当属硅基薄膜产线的单室多片系 统 ； 主要方式有两种。 方法一是将玻璃基片插入预热炉内的堆栈式插槽上， 将玻璃基片加热 到较高温度， 再从堆栈式插槽上。
8、取下， 装入薄膜沉积腔中的堆栈式插槽上去沉积硅基薄膜， 此方式的缺陷是在高温时移动玻璃基片， 碎片率很高， 已很少被采用。 方法二是将基片插入 堆栈式基片架， 再将堆栈式基片架装入一周围完全密闭的金属盒中， 对整个金属盒进行加 热， 然后将金属盒再装入薄膜沉积腔进行薄膜沉积 ； 此方式的缺陷是首先要加热金属盒， 再 将热量传导给基片， 要达到加热温度就需要很长时间， 而且金属盒的高温还会造成对其移 动的不便。例如， 已授权的中国专利 ： CN 2931495Y， 采用的就是此加热方式。 0004 在研发设备中一般采用单片直接加热方式对基片进行加热， 可获得极好的加热均 匀性。其过程是先将基片装。
9、入装片腔内， 经过高真空后， 转进薄膜沉积腔再进行加热。装片 腔一般不对基片进行加热， 只进行一定温度的烘烤， 可装入基片数量各有不同。基片一般 是装在基片在板上， 再放入真空腔抽真空和烘烤 ； 一定时间后在传送到沉积腔， 进行升温。 基片载板有两个作用， 其一是固定基片， 其二是给基片提供一均匀温度场保证基片温度均 匀。基片温度均匀可使沉积在基片上的薄膜均匀性得到保证， 进而提高薄膜的光学及电学 性能。 此方式也存在一些不足， 在沉积腔中加热会使整个的薄膜沉积过程时间较长， 不利于 不同实验条件的数据优化。如中国专利 CN 101220468A。 发明内容 0005 本发明的目的是克服现有技。
10、术在基片加热方面温度不均匀、 时间较长等的不足， 提出一种基片加热装置。 本发明的基片加热装置加热时间短、 效率高， 可提供具有均匀温度 的用于薄膜沉积的基片。 0006 本发明基片加热装置属于真空加热装置， 需要与其它真空设备配套使用。 0007 本发明加热装置包括箱体和基片载板加热架。 0008 所述的箱体的外形为方箱， 其材质为不锈钢。 0009 在所述的箱体的一个立面上开有用于装卸基片载板的真空密封门， 真空密封门上 说 明 书 CN 102605349 A 3 2/4 页 4 设有一观察窗， 用于观察加热装置内部情况。 观察窗的下方装有一磁力推杆， 用于将装有基 片的基片载板从加热装。
11、置内传递到其它真空腔设备中。 在所述的箱体与真空密封门相对的 另一立面上装有真空阀门， 该真空阀门用于与其它真空腔设备对接及传递基片载板 ； 在与 真空密封门相邻的所述的箱体立面上装有一手动旋转柄， 手动旋转柄与一螺纹杆的一端连 接， 螺纹杆由支架支撑固定， 螺纹杆的另一端与置于所述的箱体内的基片载板加热架连接， 螺纹杆与箱体间通过不锈钢波纹管实现真空密封。通过旋转手动旋转柄， 可使箱体内基片 载板加热架在水平方向上往复运动。箱体底部有一用于抽真空的排气口， 排气口安装有用 于连接真空泵及封闭真空的真空阀。 0010 所述的箱体内部装有一个基片载板加热架， 基片加热架上有多个插槽。基片载板 加。
12、热架安装在两条相对平行的导轨上 ； 每条导轨由定轨及动轨组成， 其中定轨固定在箱体 内的底部， 位于排气口上方。定轨为凹型， 用于支撑基片载板加热架。动轨固定在基片载板 加热架的底部， 为凸型， 与定轨的凹型相配合。定轨两端分别装有基片载板加热架限位装 置。基片载板加热架在螺纹杆推动下可在水平方向上依托导轨进行往复运动。基片载板加 热架的每个插槽一次只能插入一块基片载板， 插槽间带有加热器， 加热器为铠装电加热丝， 铠装电加热丝用卡子固定在支撑板上， 支撑板位于两相邻基片载板加热架的插槽之间， 铠 装电加热丝通有低压电。需要加热的基片通过固定螺钉及基片载板插槽固定在基片载板 上， 再将基片载板。
13、插入基片载板加热架插槽中进行加热， 采用温控仪对加热温度进行控制。 0011 箱体内壁上衬有两层隔热板。 隔热板采用不锈钢薄板， 不锈钢薄板两面抛光处理， 以达到更好隔热效果。隔热板之间以及其与方箱内壁间间隔不大于 10mm。 0012 达到加热温度的基片， 通过手动旋转柄、 磁力杆、 磁钢、 基片载板的配合， 传递出箱 体。 0013 本发明的优势如下 ： 0014 1. 采用电加热方式， 加热时间短 ； 0015 2. 在每个基板间均装有电加热器， 提高了加热效率 ； 0016 3. 基片装在基片载板上， 提高了加热均匀性 ； 0017 4. 可对一个批次的基片进行加热 ； 0018 5.。
14、 基片传递采用手动方式， 成本低， 便于维护 ； 0019 6. 加热装置装有隔热内衬， 降低了红外辐射造成的能耗 ； 0020 7. 可避免在沉积腔加热带来的污染。 附图说明 0021 图 1 基片加热装置俯视图， 图中 ： 1 手动旋转柄， 2 固定件， 3 支撑架， 4 不锈钢波纹 管密封， 5加热装置外壳， 17基片出口真空阀门， 18基片加热装置门锁紧旋钮， 19观察窗， 20 磁力杆， 21 磁钢， 22 基片加热装置门 ； 0022 图 2 基片加热装置侧面剖视图， 图中 ： 1 手动旋转柄， 2 固定件， 3 支撑架， 4 不锈钢 波纹管密封， 5 加热装置外壳， 6 隔热内衬。
15、， 7 基片载板插槽， 8 加热器， 9 加热器接线， 10 基片 载板插槽箱滑轨定轨， 11 基片插槽箱限位装置， 12 基片插槽箱滑轨支撑架， 13 基片加热装 置支撑面， 14 加热装置真空排气口 ； 15 不锈钢波纹管 ； 0023 图 3 基片载板示意图， 图中 ： 23 与磁力杆连接柱， 24 基片固定螺钉孔， 25 基片位 说 明 书 CN 102605349 A 4 3/4 页 5 置 ； 0024 图 4 基片载板侧视图， 图中 ： 23 与磁力杆连接柱， 24 基片固定螺钉， 26 基片插槽 ； 0025 图 5 基片加热装置传递示意图， 图中 ： 1 手动旋转柄， 3 支。
16、撑架， 7 基片载板插槽， 10 基片载板插槽箱滑轨定轨， 17 基片出口真空阀门， 19 观察窗， 20 磁力杆， 21 磁钢， 27 基片插 槽箱移动方向， 28 磁钢运动方向 ； 0026 图6基片加热装置内部磁力杆示意图， 图中 ： 20磁力杆， 29磁力杆与基片载板连接 环 ； 0027 图 7 磁力杆与基片载板对接示意图， 图中 ： 20 磁力杆， 29 磁力杆与基片载板连接 环， 23 基片载板与磁力杆连接柱， 24 基片固定螺钉孔 ； 0028 图 8 基片载板插槽示意图， 图中 ： 7 基片载板插槽 ； 0029 图 9 滑轨连接示意图， 图中 ： 10 基片插槽箱滑轨定轨，。
17、 32 基片插槽箱滑轨动轨 ； 0030 图10基片加热装置加热器示意图， 图中 ： 30铠装加热丝， 31铠装加热丝支撑板， 33 铠装加热丝固定卡。 具体实施方式 0031 以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。 0032 本发明基片加热装置主要包括箱体和基片载板加热架。 0033 所述的箱体的外形为方箱， 其材质为不锈钢。 0034 如图 1、 2 所示， 在所述的箱体的一个立面上开有用于装卸基片载板的真空密封门 22， 真空密封门 22 上设有一观察窗 19， 用于观察加热装置内部情况 ； 观察窗 19 的下方装有 一磁力推杆 20， 磁力推杆 20 上装有一磁钢 21 ； 真空。
18、密封门 22 上还设有真空密封门锁紧旋 钮 18。在与真空密封门 22 相对的所述的箱体的另一立面上装有基片出口真空阀门 17。在 与真空密封门 22 相邻的所述的箱体的立面上装有一手动旋转柄 1， 手动旋转柄 1 与一螺纹 杆的一端连接， 螺纹杆通过支架撑 3 及固定件 2 支撑、 固定， 螺纹杆的另一端与置于所述的 加热装置箱体内的基片载板加热架连接， 螺纹杆与箱体间通过不锈钢波纹管 15 实现真空 密封。 0035 在所述的箱体内部装有一个多插槽的基片载板加热架。 基片载板加热架安装在两 条相对平行的导轨上。如图 9 所示， 每条导轨由定轨 10 及动轨 32 组成， 其中定轨 10 固。
19、定 在箱体内的底部、 位于排气口 14 上方， 定轨 10 为凹型 ； 动轨 32 固定在基片载板加热架的 底部， 为凸型， 与定轨 10 的凹型相配合。定轨 10 的两端分别装有基片载板加热架限位装置 11 ； 基片载板加热架在螺纹杆推动下可在水平方向上依托定轨 10 进行往复运动， 如图 2 所 示。基片载板加热架的每个基片载板插槽 7 一次只能插入一块基片载板。插槽间装有加热 器 8， 加热器 8 选用铠装电加热丝 30。如图 10 所示， 铠装电加热丝 30 用卡子 33 固定在支 撑板 31 上。支撑板 31 位于两相邻基片载板插槽 7 之间， 铠装电加热丝 30 通有低压电 ； 基。
20、 片载板插入基片载板加热架插槽中进行加热。 0036 在所述的箱体内壁上衬有两层隔热内衬 6， 隔热内衬 6 采用不锈钢薄板， 不锈钢薄 板两面抛光处理， 两层隔热内衬之间， 以及隔热内衬与方箱内壁间间隔不大于 10mm， 如图 1 所示。 0037 如图3、 图4所示， 工作时， 将基片插入装到基片载板的基片插槽26中， 旋紧基片固 说 明 书 CN 102605349 A 5 4/4 页 6 定螺钉 24， 使基片与基片载板具有良好的物理接触， 以保证加热均匀性 ； 打开方箱门 22， 将 装有基片的基片载板完全插入基片载板加热架的基片载板插槽7中， 如图8所示 ； 关闭方箱 门 22， 。
21、旋紧方箱门锁紧旋钮 18， 如图 1、 图 5 所示 ； 通过排气口 14 给方箱抽真空， 如图 2 所 示 ； 真空到后， 打开加热器 8 电源， 开始加热 ； 温度到后， 通过手动旋转柄 1、 磁钢 21、 磁力杆 20、 与磁力杆连接柱23、 观察窗19的相互配合， 将基片载板传递到其它真空设备中， 如图3、 图 4、 图 5、 图 6、 图 7 所示 ； 传递过程如下 ： 0038 1、 打开基片出口真空阀门 17， 如图 1、 图 5 所示 ； 0039 2、 旋转手动旋转柄 1， 并通过观察窗 19 进行观察， 如图 1、 图 5、 图 6、 图 7 所示 ； 使 基片加热架延滑轨。
22、方向移动， 如图 5、 图 9 所示 ； 并使基片加热架中基片载板位置与磁力杆 20 相对应， 如图 5 所示 ； 0040 3、 推动磁钢 21， 使磁力杆 20 接近基片载板与磁力杆连接柱 23， 如图 3、 图 4、 图 5、 图 6、 图 7 所示 ； 0041 4、 如图 6、 图 7 所示， 通过旋转及推拉磁钢 21， 最终使基片载板连接环 29 与基片载 板连接柱 23 对接 ； 0042 5、 继续推动磁钢 21， 基片载板被磁力杆 21 从基片加热架中推出， 穿过基片出口真 空阀门 17， 离开加热方箱 5， 进入其它真空设备中。 说 明 书 CN 102605349 A 6 1/6 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102605349 A 7 2/6 页 8 图 3图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102605349 A 8 3/6 页 9 图 6 说 明 书 附 图 CN 102605349 A 9 4/6 页 10 图 7 说 明 书 附 图 CN 102605349 A 10 5/6 页 11 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 102605349 A 11 6/6 页 12 图 10 说 明 书 附 图 CN 102605349 A 12 。