專利名稱：一種基片加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空鍍膜設(shè)備，特別涉及基片鍍膜前加熱裝置。
背景技術(shù)：
真空鍍膜設(shè)備的使用廣范分布于各行各業(yè)，鍍膜前基片的加熱非常重要，若加熱均勻性差，會嚴重影響所鍍或所沉積的薄膜的光學、電學及物理性能。無論是工業(yè)設(shè)備還是研發(fā)設(shè)備，為達到加熱均勻性，基本采用每次只加熱單片基片的方式，效率較低，不便于連續(xù)批量工作。基片的加熱原理主要是靠紅外電磁波輻射?；牧媳旧韺訜嵝势饹Q定作用。材料的熱容度好，加熱效率就高，反之則低。在工業(yè)化生產(chǎn)中，對基片加熱有不同方式有直接進行加熱的，也有間接加熱的。以工業(yè)化薄膜太陽能電池生產(chǎn)為例，其基片大部分采用玻璃，加熱方式既有堆棧式預(yù)加熱，也有單片直接加熱；堆棧式預(yù)加熱較典型的，當屬硅基薄膜產(chǎn)線的單室多片系統(tǒng)；主要方式有兩種。方法一是將玻璃基片插入預(yù)熱爐內(nèi)的堆棧式插槽上，將玻璃基片加熱到較高溫度，再從堆棧式插槽上取下，裝入薄膜沉積腔中的堆棧式插槽上去沉積硅基薄膜， 此方式的缺陷是在高溫時移動玻璃基片，碎片率很高，已很少被采用。方法二是將基片插入堆棧式基片架，再將堆棧式基片架裝入一周圍完全密閉的金屬盒中，對整個金屬盒進行加熱，然后將金屬盒再裝入薄膜沉積腔進行薄膜沉積；此方式的缺陷是首先要加熱金屬盒，再將熱量傳導(dǎo)給基片，要達到加熱溫度就需要很長時間，而且金屬盒的高溫還會造成對其移動的不便。例如，已授權(quán)的中國專利CN 2931495Y，采用的就是此加熱方式。在研發(fā)設(shè)備中一般采用單片直接加熱方式對基片進行加熱，可獲得極好的加熱均勻性。其過程是先將基片裝入裝片腔內(nèi)，經(jīng)過高真空后，轉(zhuǎn)進薄膜沉積腔再進行加熱。裝片腔一般不對基片進行加熱，只進行一定溫度的烘烤，可裝入基片數(shù)量各有不同。基片一般是裝在基片在板上，再放入真空腔抽真空和烘烤；一定時間后在傳送到沉積腔，進行升溫。 基片載板有兩個作用，其一是固定基片，其二是給基片提供一均勻溫度場保證基片溫度均勻?；瑴囟染鶆蚩墒钩练e在基片上的薄膜均勻性得到保證，進而提高薄膜的光學及電學性能。此方式也存在一些不足，在沉積腔中加熱會使整個的薄膜沉積過程時間較長，不利于不同實驗條件的數(shù)據(jù)優(yōu)化。如中國專利CN 101220468A。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)在基片加熱方面溫度不均勻、時間較長等的不足， 提出一種基片加熱裝置。本發(fā)明的基片加熱裝置加熱時間短、效率高，可提供具有均勻溫度的用于薄膜沉積的基片。本發(fā)明基片加熱裝置屬于真空加熱裝置，需要與其它真空設(shè)備配套使用。本發(fā)明加熱裝置包括箱體和基片載板加熱架。所述的箱體的外形為方箱，其材質(zhì)為不銹鋼。在所述的箱體的一個立面上開有用于裝卸基片載板的真空密封門，真空密封門上設(shè)有一觀察窗，用于觀察加熱裝置內(nèi)部情況。觀察窗的下方裝有一磁力推桿，用于將裝有基片的基片載板從加熱裝置內(nèi)傳遞到其它真空腔設(shè)備中。在所述的箱體與真空密封門相對的另一立面上裝有真空閥門，該真空閥門用于與其它真空腔設(shè)備對接及傳遞基片載板；在與真空密封門相鄰的所述的箱體立面上裝有一手動旋轉(zhuǎn)柄，手動旋轉(zhuǎn)柄與一螺紋桿的一端連接，螺紋桿由支架支撐固定，螺紋桿的另一端與置于所述的箱體內(nèi)的基片載板加熱架連接， 螺紋桿與箱體間通過不銹鋼波紋管實現(xiàn)真空密封。通過旋轉(zhuǎn)手動旋轉(zhuǎn)柄，可使箱體內(nèi)基片載板加熱架在水平方向上往復(fù)運動。箱體底部有一用于抽真空的排氣口，排氣口安裝有用于連接真空泵及封閉真空的真空閥。所述的箱體內(nèi)部裝有一個基片載板加熱架，基片加熱架上有多個插槽?；d板加熱架安裝在兩條相對平行的導(dǎo)軌上；每條導(dǎo)軌由定軌及動軌組成，其中定軌固定在箱體內(nèi)的底部，位于排氣口上方。定軌為凹型，用于支撐基片載板加熱架。動軌固定在基片載板加熱架的底部，為凸型，與定軌的凹型相配合。定軌兩端分別裝有基片載板加熱架限位裝置?；d板加熱架在螺紋桿推動下可在水平方向上依托導(dǎo)軌進行往復(fù)運動?；d板加熱架的每個插槽一次只能插入一塊基片載板，插槽間帶有加熱器，加熱器為鎧裝電加熱絲， 鎧裝電加熱絲用卡子固定在支撐板上，支撐板位于兩相鄰基片載板加熱架的插槽之間，鎧裝電加熱絲通有低壓電。需要加熱的基片通過固定螺釘及基片載板插槽固定在基片載板上，再將基片載板插入基片載板加熱架插槽中進行加熱，采用溫控儀對加熱溫度進行控制。箱體內(nèi)壁上襯有兩層隔熱板。隔熱板采用不銹鋼薄板，不銹鋼薄板兩面拋光處理， 以達到更好隔熱效果。隔熱板之間以及其與方箱內(nèi)壁間間隔不大于10mm。達到加熱溫度的基片，通過手動旋轉(zhuǎn)柄、磁力桿、磁鋼、基片載板的配合，傳遞出箱體。本發(fā)明的優(yōu)勢如下I.采用電加熱方式，加熱時間短；2.在每個基板間均裝有電加熱器，提高了加熱效率；3.基片裝在基片載板上，提聞了加熱均勻性；4.可對一個批次的基片進行加熱；5.基片傳遞采用手動方式，成本低，便于維護；6.加熱裝置裝有隔熱內(nèi)襯，降低了紅外輻射造成的能耗；7.可避免在沉積腔加熱帶來的污染。


圖I基片加熱裝置俯視圖，圖中1手動旋轉(zhuǎn)柄，2固定件，3支撐架，4不銹鋼波紋管密封，5加熱裝置外殼，17基片出口真空閥門，18基片加熱裝置門鎖緊旋鈕，19觀察窗，20 磁力桿，21磁鋼，22基片加熱裝置門；圖2基片加熱裝置側(cè)面剖視圖，圖中1手動旋轉(zhuǎn)柄，2固定件，3支撐架，4不銹鋼波紋管密封，5加熱裝置外殼，6隔熱內(nèi)襯，7基片載板插槽，8加熱器，9加熱器接線，10基片載板插槽箱滑軌定軌，11基片插槽箱限位裝置，12基片插槽箱滑軌支撐架，13基片加熱裝置支撐面，14加熱裝置真空排氣口 ；15不銹鋼波紋管；圖3基片載板不意圖，圖中23與磁力桿連接柱，24基片固定螺釘孔，25基片位
圖4基片載板側(cè)視圖，圖中23與磁力桿連接柱,24基片固定螺釘,26基片插槽；圖5基片加熱裝置傳遞示意圖，圖中1手動旋轉(zhuǎn)柄，3支撐架，7基片載板插槽，10 基片載板插槽箱滑軌定軌，17基片出口真空閥門，19觀察窗，20磁力桿，21磁鋼，27基片插槽箱移動方向，28磁鋼運動方向；圖6基片加熱裝置內(nèi)部磁力桿不意圖，圖中20磁力桿,29磁力桿與基片載板連接環(huán)；圖7磁力桿與基片載板對接示意圖，圖中20磁力桿,29磁力桿與基片載板連接環(huán)，23基片載板與磁力桿連接柱，24基片固定螺釘孔；圖8基片載板插槽不意圖，圖中7基片載板插槽；圖9滑軌連接示意圖，圖中10基片插槽箱滑軌定軌，32基片插槽箱滑軌動軌；圖10基片加熱裝置加熱器示意圖，圖中30鎧裝加熱絲，31鎧裝加熱絲支撐板，33 銷裝加熱絲固定卡。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明。本發(fā)明基片加熱裝置主要包括箱體和基片載板加熱架。所述的箱體的外形為方箱，其材質(zhì)為不銹鋼。如圖1、2所示，在所述的箱體的一個立面上開有用于裝卸基片載板的真空密封門 22，真空密封門22上設(shè)有一觀察窗19，用于觀察加熱裝置內(nèi)部情況；觀察窗19的下方裝有一磁力推桿20，磁力推桿20上裝有一磁鋼21 ;真空密封門22上還設(shè)有真空密封門鎖緊旋鈕18。在與真空密封門22相對的所述的箱體的另一立面上裝有基片出口真空閥門17。在與真空密封門22相鄰的所述的箱體的立面上裝有一手動旋轉(zhuǎn)柄1，手動旋轉(zhuǎn)柄I與一螺紋桿的一端連接，螺紋桿通過支架撐3及固定件2支撐、固定，螺紋桿的另一端與置于所述的加熱裝置箱體內(nèi)的基片載板加熱架連接，螺紋桿與箱體間通過不銹鋼波紋管15實現(xiàn)真空密封。在所述的箱體內(nèi)部裝有一個多插槽的基片載板加熱架。基片載板加熱架安裝在兩條相對平行的導(dǎo)軌上。如圖9所示，每條導(dǎo)軌由定軌10及動軌32組成，其中定軌10固定在箱體內(nèi)的底部、位于排氣口 14上方，定軌10為凹型；動軌32固定在基片載板加熱架的底部，為凸型，與定軌10的凹型相配合。定軌10的兩端分別裝有基片載板加熱架限位裝置 11 ;基片載板加熱架在螺紋桿推動下可在水平方向上依托定軌10進行往復(fù)運動，如圖2所示?；d板加熱架的每個基片載板插槽7—次只能插入一塊基片載板。插槽間裝有加熱器8，加熱器8選用鎧裝電加熱絲30。如圖10所示，鎧裝電加熱絲30用卡子33固定在支撐板31上。支撐板31位于兩相鄰基片載板插槽7之間，鎧裝電加熱絲30通有低壓電；基片載板插入基片載板加熱架插槽中進行加熱。在所述的箱體內(nèi)壁上襯有兩層隔熱內(nèi)襯6，隔熱內(nèi)襯6采用不銹鋼薄板，不銹鋼薄板兩面拋光處理，兩層隔熱內(nèi)襯之間，以及隔熱內(nèi)襯與方箱內(nèi)壁間間隔不大于10mm，如圖I 所示。如圖3、圖4所示，工作時，將基片插入裝到基片載板的基片插槽26中，旋緊基片固定螺釘24，使基片與基片載板具有良好的物理接觸，以保證加熱均勻性；打開方箱門22，將裝有基片的基片載板完全插入基片載板加熱架的基片載板插槽7中，如圖8所示；關(guān)閉方箱門22，旋緊方箱門鎖緊旋鈕18，如圖I、圖5所示；通過排氣口 14給方箱抽真空，如圖2所示；真空到后，打開加熱器8電源，開始加熱；溫度到后，通過手動旋轉(zhuǎn)柄I、磁鋼21、磁力桿 20、與磁力桿連接柱23、觀察窗19的相互配合，將基片載板傳遞到其它真空設(shè)備中，如圖3、 圖4、圖5、圖6、圖7所示；傳遞過程如下I、打開基片出口真空閥門17，如圖I、圖5所示；2、旋轉(zhuǎn)手動旋轉(zhuǎn)柄I，并通過觀察窗19進行觀察，如圖I、圖5、圖6、圖7所示；使基片加熱架延滑軌方向移動，如圖5、圖9所示；并使基片加熱架中基片載板位置與磁力桿 20相對應(yīng)，如圖5所示；3、推動磁鋼21，使磁力桿20接近基片載板與磁力桿連接柱23，如圖3、圖4、圖5、 圖6、圖7所示；4、如圖6、圖7所示，通過旋轉(zhuǎn)及推拉磁鋼21，最終使基片載板連接環(huán)29與基片載板連接柱23對接；5、繼續(xù)推動磁鋼21，基片載板被磁力桿21從基片加熱架中推出，穿過基片出口真空閥門17，離開加熱方箱5，進入其它真空設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種基片加熱裝置，包括箱體(5)和基片載板加熱架，其特征在于，所述的基片載板加熱架安裝在所述的箱體內(nèi)，所述的基片載板加熱架上有多個插槽；基片載板加熱架安裝在兩條相對平行的導(dǎo)軌上，在水平方向上往復(fù)運動；待加熱的基片通過固定螺釘及基片載板插槽固定在基片載板上，基片載板插入基片載板加熱架插槽中加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片加熱裝置，其特征在于，所述的箱體的一個立面上開有用于裝卸基片載板的真空密封門(22)，真空密封門(22)上設(shè)有一觀察窗(19);觀察窗(19)的下方裝有磁力推桿(20)，磁力推桿(20)上裝有磁鋼(21);真空密封門(22)上還設(shè)有真空密封門鎖緊旋鈕(18);在與真空密封門(22)相對的所述的箱體的另一立面上裝有基片出口真空閥門(17);在與真空密封門(22)相鄰的所述的箱體的立面上裝有手動旋轉(zhuǎn)柄(I)，手動旋轉(zhuǎn)柄(I)與一螺紋桿的一端連接，螺紋桿通過支架撐(3)及固定件(2)支撐、 固定；螺紋桿的另一端與置于所述的加熱裝置箱體內(nèi)的基片載板加熱架連接，螺紋桿與箱體間通過不銹鋼波紋管(15)實現(xiàn)真空密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片加熱裝置，其特征在于，每條所述的導(dǎo)軌由定軌(10)及動軌(32)組成；所述的定軌(10)固定在所述的箱體內(nèi)的底部，位于排氣口(14)上方；定軌(10)為凹型；動軌(32)固定在基片載板加熱架的底部，為凸型，與凹型的定軌(10)相配合；定軌(10)的兩端分別裝有基片載板加熱架限位裝置(11);基片載板加熱架在螺紋桿推動下在水平方向上依托定軌(10)往復(fù)運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片加熱裝置，其特征在于，所述的基片載板加熱架的插槽間裝有加熱器(8)，加熱器(8)選用鎧裝電加熱絲(30);鎧裝電加熱絲(30)用卡子(33)固定在支撐板(31)上；支撐板(31)位于兩相鄰基片載板插槽(7)之間，鎧裝電加熱絲(30) 通有低壓電。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片加熱裝置，其特征在于，所述的箱體內(nèi)壁上襯有兩層隔熱內(nèi)襯￠)，隔熱內(nèi)襯(6)采用不銹鋼薄板，不銹鋼薄板兩面拋光；兩層隔熱內(nèi)襯之間，以及隔熱內(nèi)襯與方箱內(nèi)壁間的間隔不大于10mm。
全文摘要
一種基片加熱裝置，包括箱體和基片載板加熱架。所述的基片載板加熱架安裝在所述的箱體內(nèi)。所述的基片載板加熱架上有多個插槽。基片載板加熱架安裝在兩條相對平行的導(dǎo)軌上，在水平方向上往復(fù)運動。需要加熱的基片通過固定螺釘及基片載板插槽固定在基片載板上，再將基片載板插入基片載板加熱架插槽中進行加熱。本發(fā)明采用電加熱方式加熱，適用于對批次基片進行同時加熱。
文檔編號C23C16/46GK102605349SQ20121008468
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者刁宏偉, 周春蘭, 李海玲, 王文靜, 趙雷 申請人:中國科學院電工研究所