專利名稱：涂層設(shè)備清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種與涂層設(shè)備相關(guān)的，尤其是與真空一涂層設(shè)備相關(guān)的清潔方法。在涂層時，通常必須在涂層室中給有些不期望被涂層的表面進(jìn)行涂層。這些表面可能是，例如，室的某些部分以及部分待涂層的襯底以及支撐面或其它副面。通常，經(jīng)一次或多次涂層后必須很吃力地對它們進(jìn)行清潔。尤其是，如果其對于不期望被涂層的部分在涂層時會影響到表面性能，例如，導(dǎo)電性，這種清潔工作特備有必要。利用按照本發(fā)明的方法將大大地簡化這種清潔工作。按照本發(fā)明，不期望地被涂層的表面被稱作副面，而期望地被涂層的表面稱作目標(biāo)面。副面位于不同的電位像偏置電流，是絕緣的或位于這導(dǎo)致在副面上產(chǎn)生涂層的不同附著強度。
背景技術(shù)：
按照技術(shù)背景，已經(jīng)為人所熟知的是，可以通過不同的方法清除這些不期望的涂層，例如，噴砂，研磨，用刷子刷或甚至是機械后處理或化學(xué)去涂層處理。全部這些方法都是 常用的，在所屬行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的方法。由于這些不期望的涂層粘附カ強，牢固地粘附在副面，因此清理起來特別費力。在有些情況下必須在每一周期(Charge)后都要清理副面。需要的幾種清潔方法有，像，濕化學(xué)去涂層或噴砂。此外，全部的磨粒磨損式方法(噴砂，研磨等)意味著對被處理的組件額外造成額強的材料磨損。這會額外地導(dǎo)致高的維護(hù)為用(更換磨損組件)。此外，這種材料磨損會導(dǎo)致降低過程安全性，因為有時對涂層過程重要的機械公差不再被遵守。熟知的清潔方法還有通過噴射干冰清除表面上的雜質(zhì)或涂層。在這里使用的是固態(tài)的ニ氧化碳一冰晶作為噴射介質(zhì)。通過流態(tài)的ニ氧化碳在噴嘴出ロ處減壓，產(chǎn)生干冰，干冰借助ー個壓縮空氣一保護(hù)層射束被加速到超音速并被噴射到待清潔的表面。按照W002/072313也可以清除涂層。但是，當(dāng)涂層厚度小于2 u m時會出現(xiàn)問題，因為干冰射束的熱機械效應(yīng)在這個層厚不能充分發(fā)揮作用。鑒于此，目前還不能使用這些方法清潔物理氣相沉積涂層設(shè)備或化學(xué)氣相沉積涂層設(shè)備的構(gòu)件。在W008/040819中介紹了對上述的干冰射束方法的改進(jìn)，在待清潔的表面上規(guī)定有ー個功能層，雜質(zhì)在功能層上的粘附強度比在待清潔的表面上小。建議，使用一個等離子聚合物作為功能層。鑒于此，無論是有機的待剝離的物質(zhì)還是無機的待剝離的物質(zhì)通常都被稱作雜質(zhì)。與待清潔的目標(biāo)相比，功能層的導(dǎo)熱性很弱，并且雜質(zhì)在功能層上的粘附強度比在位于功能層下面的表面的小。但是，在這些條件下，存在多個與物理氣相沉積涂層設(shè)備或化學(xué)氣相沉積涂層設(shè)備相關(guān)聯(lián)的缺點—在涂層過程中，即在真空室運行時雜質(zhì)應(yīng)很牢固地粘附在表面，因為否則雜質(zhì)的剝落可能導(dǎo)致，待涂層的襯底自己以不期望的方式被弄臟。一由于真空作用，真空室內(nèi)的溫度特別低，當(dāng)開始涂層時溫度可能會突然升高。當(dāng)溫度發(fā)生驟然波動時，導(dǎo)熱性低的涂層自身會受到損壞。
一等離子聚合物層本身是通過化學(xué)氣相沉積方法被涂上。因此，有時會出現(xiàn)功能層和雜質(zhì)的層性能類似。一等離子聚合物層不導(dǎo)電。但是，為了避免對涂層過程必需的電的和/或磁性條件造成負(fù)面影響，涂層室的構(gòu)件通常應(yīng)該具有一個導(dǎo)電表面。

發(fā)明內(nèi)容
因此，一直期望能夠有ー種能夠至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點的方法。具體而言，希望有一種簡單的，耗時明顯低并且不會對待清潔組件造成材料磨損的副面清潔方法。一般方案或方案途徑的說明本發(fā)明的基本思想是，在涂層過程之前對副面進(jìn)行預(yù)處理，致使在隨后進(jìn)行的涂層過程中，涂層材料在副面上的粘附相比沒有進(jìn)行預(yù)處理時下降許多。通過這種方法極大地減化清潔工作。 這樣ー種按照本發(fā)明的預(yù)處理可以是，例如，在副面上涂覆ー個合適的“抗粘附層”?？拐掣綄拥奶攸c是，在副面上的粘附強度低或雜污物在抗粘附層上粘附強度低。因為“抗粘附層”在真正的涂層結(jié)束之后是位于副面和在涂層過程中涂覆的材料之間，因此有效地阻止了涂層材料的粘附。根據(jù)涂層過程方式，抗粘附層應(yīng)該是耐熱，導(dǎo)電和真空技術(shù)方面無問題的。尤其是在真空技術(shù)上無問題是物理氣相沉積過程的一個先決條件。優(yōu)選，涂覆抗粘附層不對目標(biāo)表面上的真正的涂層的性能造成負(fù)面影響。如上所述，可以使用干冰噴射法進(jìn)行清潔。這種清潔方法例如在W008/040819或W002/072312中已經(jīng)進(jìn)行過詳細(xì)介紹，專業(yè)人士早已熟知，因此在這里就不再進(jìn)行詳述。


下面將借助示例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I按照本發(fā)明的預(yù)處理過程的簡2掩蔽模板應(yīng)用示例的簡3涂層過程之后進(jìn)行的簡單化的清潔過程的簡4 ー個具有抗粘附層和涂層的表面的橫截面的簡圖下述說明并不局限于物理氣相沉積過程，因此本發(fā)明的范圍也不局限于這樣ー種過程。對于這種物理氣相沉積過程，重要的是，抗粘附層適合真空。但是，這意味著，在抗粘附層不能存在粘合劑或類似的輔助材料。發(fā)明人意識到，如果在把抗粘附層涂覆到副面上的時候使用ー種由粉末與易揮發(fā)溶劑按適當(dāng)?shù)幕旌媳然旌隙傻膽腋∫?，按照本發(fā)明的ー個第一實施示例這可以實現(xiàn)。易揮發(fā)溶劑不能與所使用的粉末或被處理的表面化合。通過使用一種易揮發(fā)溶劑作為懸浮液的載體介質(zhì)保證，溶劑在噴射之后就已經(jīng)完全揮發(fā)掉和只在表面上留下ー個粘附強度小的粉末層。例如，異丙醇特別適合做溶剤。此外，發(fā)明人還認(rèn)識到，純石墨適合做粉末材料。石墨粉末尤其是在真空中足夠耐熱，能導(dǎo)電和適合真空環(huán)境，和滿足抗粘附性能，因此可以應(yīng)用在物理氣相沉積過程?？梢裕?，用噴槍噴射來涂覆。這可以不用氣體支持地進(jìn)行或利用氣體進(jìn)行支持。如果是后一種情況，空氣，氮或ニ氧化碳適用。在噴射方法中重要的影響參數(shù)(例如，噴射壓力，噴槍噴嘴的尺寸，懸浮液的混合比，噴射距離和噴射時間)可以在寬的范圍匹配，即使多次使用也保證有ー個厚度合適，均質(zhì)的涂層。也可以根據(jù)應(yīng)用選擇其它的涂覆方法(例如，涂抹，浸入)?？拐掣綄颖ＷC，在物理氣相沉積ー過程中涂敷到被處理的副面上的涂層材料在上述的物理氣相沉積ー過程如上所述通過使用干冰射束方法可以基本上被完全清除。這可借助噴丸或借助干冰完成。另ー種可能性是，如DE102006002653中所述使用干冰ー7jC—混合射束方法。不需要再進(jìn)行后處理，可以立刻重新給副面準(zhǔn)備ー個新的抗粘附層，以備下面使用。由于效果出眾和使用簡單，可以考慮，例如，在物理氣相沉積ー過程領(lǐng)域廣泛使用至于電弧氣蒸發(fā)，經(jīng)常使用所謂的限制環(huán)。限制環(huán)包圍蒸發(fā)源的具有涂層材料的目標(biāo)并且使電弧限制在目標(biāo)表面區(qū)域。由于其接近目標(biāo)材料，在物理氣相沉積ー涂層過程 中它們被涂上ー層厚厚的材料，迄今為止必需采用極侵蝕性的方法才能把涂料清除掉，例如，噴砂或甚至是切削處理。通過按照本發(fā)明的石墨粉沫涂覆方法必要的導(dǎo)電性得以保存。在物理氣相沉積ー涂層過程中被涂上的涂層材料停留在石墨層。石墨層包括襯可以通過簡單的方法從限制環(huán)上清除。對在涂層過程中負(fù)責(zé)支撐待涂層的襯底的襯底支撐部也是類似的。由于其空間上靠近將被涂層的襯底，其上也有很厚的涂層材料。涂層之后，至今仍必須通過噴砂耗時并因此而高成本地處理襯底保持部。噴砂會造成高磨損。除了降低過程安全還必須經(jīng)常替換價格昂貴的支撐。如果按照本發(fā)明通過ー個抗粘附層預(yù)處理襯底支撐部，物理氣相沉積ー過程結(jié)束后可以簡單，快速并且無磨損地清潔它們。相應(yīng)的適用于ー個物理氣相沉積一設(shè)備的旋轉(zhuǎn)臺(Karussell)和蒸發(fā)保護(hù)擋板。所述設(shè)備此外還包含用于準(zhǔn)備等離子放電的陽極，例如，濺射源，低壓電弧放電部和腐蝕裝置，因此，優(yōu)選在涂層步驟之前通過涂敷一個抗粘附層對其進(jìn)行預(yù)處理。按照本發(fā)明的另ー個實施形式，抗粘附層本身在涂層設(shè)備內(nèi)的是被涂做相對松的層。此外，襯底支載體以未加裝的狀態(tài)被置于涂層設(shè)備是。這樣ー個層可以是，例如，ー個未采用偏置電壓被涂敷的物理氣相沉積ー層。這樣ー個層也可以是ー個石墨層。按照本發(fā)明的另ー個實施形式，建議抗粘附層是一個銅ー弧一涂層。與等離子聚合物層相反，銅的導(dǎo)電性相當(dāng)好而導(dǎo)熱能力比，例如，借助物理氣相沉積涂敷的無機非金屬層要大。通常來說，也可以使用在材料熱性能方面與物理氣相沉積層性能有很大差別的金屬層，也就是說導(dǎo)熱性好的層作為抗粘附層。銅ー弧ー涂層的層厚優(yōu)選是0. 1-0. 4mm的范圍，其中，污物的層厚為I-IOOiim的范圍。按照本發(fā)明的另ー個實施形式，建議表面有ー個所謂的納米封閉部。大家都知道有一種所謂的荷花效應(yīng)，指的是在結(jié)構(gòu)化的表面污物粘附性差，因此很容易揭下來。基本上可以根據(jù)選擇的結(jié)構(gòu)參數(shù)對粘附強度進(jìn)行設(shè)置。尤其是，通過結(jié)構(gòu)化可以避免表面上的應(yīng)力，從而不用怎么擔(dān)心在涂層過層中從表面脫落。作為具體以的實施示例，下面將介紹的按照本發(fā)明的用于清潔，被涂層的陽極表面方法，其是涂層設(shè)備內(nèi)的腐蝕裝置的一部分。這里所述的問題是，在每ー個物理氣相沉積ー過程中陽極表面都覆蓋有厚厚的粘得特別緊的涂層材料。如果在下ー個涂層過程繼續(xù)在陽極表面上涂層，那麼隨著時間的推移上面會產(chǎn)生ー個相當(dāng)厚的和極難(耗時)清除的沉積層。如果涂敷的是導(dǎo)電性差或不導(dǎo)電的層，那麼陽極上的導(dǎo)電性差或不導(dǎo)電的沉積層會導(dǎo)致在一個涂層過程之后陽極的功能就不再能夠得到保證，造成在這過程中每一周期之后都必須清潔陽扱。例如，可以如下實施清潔工作。起點是ー個沒有沉積層和殘留物的陽極，就是說ー個第一次涂層之間或經(jīng)清潔處理后的“處女”陽極。在第一個步驟，例如，把將待涂上抗粘附層的陽極表面的直接環(huán)境蓋住和/或遮蔽起來，所述直接環(huán)境在這里按照本說明中的定義指的是副面。在這里可以考慮使用，例如，ー個切口和幾何形狀都匹配的金屬模板。模板保證只有期望的區(qū)域有抗粘附層。
在第二步，例如，在噴射法中用噴槍噴涂抗粘附層。在這里是ー種含有抗粘附層材料的懸浮液被噴射到被遮蔽的陽極上。為了制造將被噴射的懸浮液，石墨粉沫被加入了異丙醇內(nèi)。在所述示例中，陽極指的是ー個豎直安裝的金屬表面。因此需要注意，先擇合適的噴射距離和涂層厚度，避免過量的溶劑從表面流下來。因此特別優(yōu)選，氣溶膠內(nèi)的易揮發(fā)的溶劑能夠在噴嘴和待處理的表面之間就已經(jīng)大部分地?fù)]發(fā)棹。這樣的話就得到一個最佳的石墨粉沫覆蓋層。溶劑與石墨粉的混合比對此也有重要的影響。為了避免往下流，應(yīng)該使用盡可能多的石墨成分。但是，也需要注意到，噴槍的噴嘴不能被堵住。50mL至150mL IPA中IOg石墨粉為宜。優(yōu)選，在IOOmL異丙醇(IPA)中使用IOg石墨粉。 所使用的石墨粉應(yīng)盡量不摻加粘合劑或其它添加劑。在本示例中是使用的純度達(dá)99.9%。對于石墨粉的粒度,0. 2 iim 150 iim最大尺寸比較適宜。優(yōu)選,石墨粉的粒度不要超過20iim。使用商業(yè)上通用的流杯ー噴槍作為噴槍。噴嘴的尺寸為，例如，0. 3mm 2mm和優(yōu)選 0. 8_。使用壓カ為0. 2bar I. Obar,優(yōu)選0. 5bar 0. 7bar的壓縮空氣作為驅(qū)動噴射過程的介質(zhì)。壓縮空氣應(yīng)該是無油和盡可能不含顆粒，避免把雜質(zhì)帶入懸浮液和進(jìn)而帶入抗粘附層。尤其需要注意的是，噴槍的氣動系統(tǒng)不能把雜質(zhì)帶進(jìn)來。毎次使用之前懸浮液都必須被均質(zhì)化?？赏ㄟ^搖晃，攪動，通過超聲處理或其它專業(yè)人士熟悉的方法完成。噴射距離選擇50mm 250mm,優(yōu)選IOOmm 200mm。如上所述,噴射距離優(yōu)選應(yīng)保證溶劑在飛行過程中能夠揮發(fā)棹。但是，距離過大會導(dǎo)致溶劑在空間太大的擴散?？拐掣綄拥拇┘拥膶雍駷椋?，0. 05mm 2. 0mm。在本不例中,“在光學(xué)上把表面覆蓋住“這個標(biāo)準(zhǔn)被證明是合適的并且已經(jīng)證實由于其簡單性很有優(yōu)勢。至少是當(dāng)副面本身不是石墨表面的時候，由于石墨粉的光學(xué)性能這可以很好地得以實施。在示例中，在多個和優(yōu)選均勻?qū)嵤┑膰娚溥^程中涂敷抗粘附層。涂敷抗粘附層之后優(yōu)選注意因為粉層基本上是通過粘附ヵ粘附在表面，在噴射之后應(yīng)盡量避免接觸被涂層的副面。因此，優(yōu)選ー那里可能地一在安裝完的狀態(tài)處理組件或相應(yīng)地使用合適的裝置和/或工具(“輔助處理“)，從而避免損壞抗粘附層。
在第三步，清除用于遮蔽的金屬模板。再次指出，不是在每ー種情況都需要這種遮蔽，但是在本不例中需要使用。由此預(yù)處理在這一步結(jié)束和可以通過常用的方法執(zhí)行真正的物理氣相沉積ー涂層。就是說，給涂層室裝エ件，關(guān)閉該室和用泵抽走空氣，進(jìn)行涂層，例如，電弧汽化和隨后對涂層室進(jìn)行通風(fēng)并打開。這時按照本發(fā)明預(yù)處理陽極對涂層沒有負(fù)面影響。打開涂層室之后，可以按照本發(fā)明通過噴射干冰清潔副面。ニ氧化碳一干冰能夠保護(hù)性地進(jìn)行清潔，干燥，不留殘余物和適合真空。在下一個涂層過程之前重新按照步驟I 3預(yù)處理陽極。最好在每ー個涂層過程之后都要實施這個過程。但是，也可以在每ー個涂層過程之后放棄借助噴射干冰進(jìn)行清潔和只是在多次涂層循環(huán)之后修復(fù)抗粘附層。
將借助ー個物理氣相沉積ー涂層裝置和預(yù)處理ー個放置在真空室內(nèi)的IET-陽極(Innova etching technology)示范性地對本發(fā)明進(jìn)行說明。在本示例中，清潔花費可以從20分鐘減少至幾分鐘。此外，通過按照本發(fā)明的方法陽極得到保護(hù)。優(yōu)選，按照本發(fā)明的預(yù)處理能夠如示例所述用在其它的涂層方法，尤其是其它的真空涂層方法。如果必要，可以使匹配抗粘附層相的材料。已經(jīng)介紹過其它的應(yīng)用領(lǐng)域。但是尤其是，如果，例如，只是部分襯底表面需要涂層，也可以優(yōu)選在待涂層的襯底使用本發(fā)明。襯底表面的不需要涂層的部分至今仍必須通過支撐進(jìn)行遮蔽。借助按照本發(fā)明的方法，可以利用一個抗粘附層遮蓋襯底表面的不需要涂層的部分，涂層結(jié)束后可以通過簡單的方式借助干噴射冰一法清潔所述抗粘附層。對于經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)的，同類的抗粘附層處理(例如，水平旋轉(zhuǎn)臺，襯底支撐，襯底等等)，在本發(fā)明的ー個改進(jìn)實施形式中優(yōu)選使用一個自動化的噴射裝置。8.附圖標(biāo)記I.流杯ー噴槍2.壓カ空氣輸送管3.懸浮液4.噴嘴5.副面6.遮蔽模板7.噴霧8.干冰噴嘴9.加載有沉積層的抗粘附層10.抗粘附層11.來自物理氣相沉積ー過程的沉積層
權(quán)利要求
1.涂層設(shè)備的副面的清潔方法，包含下述步驟 一在涂層之前在涂層室的副面涂敷抗粘附層 一涂層之后借助干冰噴射和或ニ氧化碳一干冰噴射清潔方法處理副面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，抗粘附層含有由粉末與易揮發(fā)溶劑組成的懸浮液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，抗粘附層有ー個金屬層， 所述金屬層比在涂層過程中涂敷的層明顯要厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，抗粘附層是如下的層，其粘附作用是以荷花效應(yīng)為基礎(chǔ)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種涂層設(shè)備的副面的清潔方法。在涂層之前在副面涂敷一個抗粘附層(10)。涂層材料在抗粘附層沉積之后，借助干冰噴射法和/或二氧化碳一干冰噴射清潔方法處理副面。
文檔編號C23C14/56GK102812154SQ201080062436
公開日2012年12月5日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者P·內(nèi)夫 申請人:歐瑞康貿(mào)易股份公司(特呂巴赫)