用于防指纹涂层的退火的设备和过程制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在限定温度下在受控水蒸汽压力的环境中处理基板的原位退火站。这样的站可作为处理室被整合到实施防指纹涂覆过程的多室处理装置中。基板通常处于真空条件下直到完成退火过程。实验数据显示出，相比于现有技术，通过紧接在防指纹涂覆步骤之后引入这种水蒸汽中的原位处理，能够实现随后的非原位固化持续时间的显著减少。本发明专利技术还涉及基板的沉积过程，该基板通过将其暴露于在大约130℃温度下、在次大气压下的水蒸汽中大约5s而被退火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在沉积防指纹涂层之后对该涂层立即进行原位退火的过程和相应真空室结构。通常，这样的防指纹涂层应用于电子装置（智能手机、平板电脑）的触摸感应防护玻璃。在这样的防指纹涂层和玻璃表面之间必须实现化学结合反应以确保良好的粘附性。这种结合反应通常需要水。EP 2 409 317、EP 2 409 339和WO 2013/057228的全部内容以引用方式并入本文，特别是关于防指纹涂层的基本沉积过程和串联（inline）真空沉积系统的功能。
技术介绍
防指纹涂层为触摸感应表面（诸如智能手机或平板电脑防护玻璃）提供容易清洁、不粘着的表面光洁度。表面变得疏油和疏水，这允许容易地移除颗粒和油脂，并且在实际使用这样的触摸面板装置时还允许具有舒服的感觉。通常，烷氧基硅烷分子的化学溶液被用于该应用，因为这些分子的硅烷基团提供疏水和疏油功能，而烷氧基团与玻璃形成强共价键。在工业上使用若干涂覆技术：浸渍涂覆、喷涂或物理气相涂覆。WO 2013/057228描述了用于从液体前驱体（在溶剂中溶解的烷氧基硅烷分子）进行物理气相沉积的设备。所有这些涂覆技术需要后续固化步骤，因为必须发起在烷氧基团和玻璃表面之间的化学结合反应。这种反应消耗水；因此通常通过将基板放置在湿热环境中若干小时来实施固化。替代性地，还可以通过将这样的被涂覆基板暴露于来自周围空气的湿气几天来实现固化。化学前驱体材料以及关于处理和固化的介绍可以从制造商例如大金（Daikin）或者道康宁（Dow Corning）（参见例如道康宁2634产品信息、大金Optool DSX产品信息）商购。在本公开中，术语防污或防指纹材料可互换地被用于这类材料。如上所述，至今所提出的固化过程通常需要花费若干小时，并且因此仅能适当地应用在同时处理大量基板的批量过程中。在工业规模上，这需要具有相应负荷、热、冷却和卸载过程的大容积调节箱。现有技术方法的缺点概况地说，现有的非原位固化方法具有两个主要缺点：1.它们通常同时需要受控的湿度（>50%）和温度（>50℃）。因此，过程控制十分复杂。2.通常的固化过程需要若干小时。因此，固化必须与涂覆过程（在另一装置中完成）分开，这增加了总成本。工业规模中的大生产量使得大型装置成为必需，这增加了投资成本。因此本申请的目的是，通过紧接在涂覆之后在不中断真空的情况下引入在水蒸汽环境中的原位处理，来显著减少或消除固化时间段。附图说明图1a：根据本专利技术的退火站的照片；图1b：在示意性概述图中的本专利技术的退火设备；图2：具有用于基板清洁（PC1）、防指纹（AF）沉积（PC4）、原位退火（PC5）的多个室的真空沉积装置；图3：通过钢丝绒磨损试验测试的玻璃上的被不同地固化处理的防指纹涂层的耐久性。
技术实现思路
本专利技术提出了一种原位退火站，其被构造成调节和控制水蒸汽压力和限定的处理温度；所述站可作为处理室被整合到多室处理装置中，在该多室处理装置中，实施防指纹涂覆过程。基板一直处于真空条件下直到完成退火过程。实验数据显示出，通过紧接在涂覆步骤之后引入这种水蒸汽中的原位处理，能够实现非原位固化持续时间的显著减少。这甚至能够消除对缓慢的批量型固化过程的需要，并且允许连续处理基板的快速的串联涂覆和固化顺序。本专利技术因此具有降低生产成本的潜力。辐射加热站已被用于采用可调节的水蒸汽压力来促进原位沉积后退火过程。例如在EP 2 409 317和EP 2 409 339中已对合适的多室装置进行了描述，并且在WO 2013/057228中已对这样的基本涂覆过程进行了描述。如本领域已知的那样，退火站在技术上基于辐射加热器站。众所周知的是，使用被定位成与待加热的基板处于密闭空间关系的石英灯。在本专利技术中，所述退火站额外地装备有可调节的水供应源以允许向加热器站中计量配给水，使得能够在存在水蒸汽的情况下实施加热步骤。因此，能够实施具有可调节的水蒸汽压力的快速热退火。放置在与如WO 2013/057228中描述的DLD（直接液体沉积）站相同的装置中，这允许在一个相同的过程循环中在一个相同的机器中进行沉积和原位水蒸汽处理。具体实施方式图1a示出退火站的照片。T形件被用作H2O箱或者水贮存器。导管连接水贮存器和退火站。当水贮存器和真空室之间的连接打开时，贮存器中的水将因压力的降低而沸腾。因此，所述水贮存器和真空（退火）室之间的针形阀允许调节水蒸汽压力。通过卤素灯阵列加热基板（在室内部，未示出）。图1b在更示意性的概述图中示出本专利技术的退火设备10。水贮存器或供应箱11经由管或管道12连接到退火室15。所述室包括基板保持装置17，其可在操作中支撑基板16。诸如石英加热器18的加热装置设置在室15内，其未必在室15的底部上。通过闭塞阀13能够将水阻挡以免流入室15中，这在需要再次填充贮存器10的情况下是有利的，不过对于本专利技术的原理而言不是强制性的。针形阀或其他类型的控制阀14允许限定通过阀14的水的量。因为室15在操作期间被保持在次大气压力下，所以如果阀13和14允许水流入，则水将蒸发并且填充室。可手动或通过致动器来操作阀13、14，该致动器有经由过程控制环境中的相应电子装置和软件来控制这些阀的可能性。在本方案中省略了诸如泵的抽气装置以及测量单元（压力和温度控制装置）。显然，室15中所产生的水蒸汽压力将取决于（经由阀14控制的）水蒸汽供应、安装的泵送功率和室15的容积。在本专利技术的过程中，通过机器人或其他运输装置将基板（如果例如使用基板承载器，则优选为一个或至少一个基板）放置在退火室15中。在退火步骤期间，室将从周围环境分离。经由阀14将限定量的水计量配给至室15中以形成水蒸汽，从而对在先前真空沉积步骤中已沉积的涂层产生影响。计量配给可以以不连续方式（脉冲）或者以连续计量配给的方式在一个步骤中完成，即每个退火步骤引入一次用于固化的限定部分的水）。根据退火室的容积和泵功率，要被计量配给的需要水量将变化，因此下文列出的相应参数是室中所产生的蒸汽压力（目标压力）。加热器18与在基板上的计量配给并行地起作用，并且将其温度提升到期望和限定的水平。压力和温度控制装置允许动态地控制该过程；替代性地，可使用加热器和水计量配给的固定设置，其可源自较早的实验。在退火室中的预定处理时间之后，可停止水的流入，将残余水用泵抽离，并且可将基板从室移除。根据计量配给量的水平，如果泵容量允许，且如果交叉污染在相应系统中不是问题，则也可以简单地允许所述限定配给量的水不断地进入室15内。已经发现，特别有利的是，紧接在所述较早的沉积步骤之后在不中断真空的情况下进行退火步骤。这种方式下，能够避免可能对上面描述的分子反应具有负面影响的来自周围空气的任何污染。已经发现下列参数是有用的：退火时间：5s退火温度：130℃退火室中所产生的水蒸汽压力：1 x 10-3至1 x 10-2 mbar（hPa）有利地，退火步骤被整合为在串联基板处理装置中的处理步骤。这允许将退火整合到沉积防指纹层所需的处理步骤顺序中。图2示出了通常的原位（in-situ）处理顺序和相应地装备的串联基板处理装置。图2示出了具有用于基板清洁（PC1）、防指纹（AF）沉积（PC4）、原位退火（PC5）的多个室的系统。室的顺序对应于基板被处理的顺序。生产量大约为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于同时加热基板并且对其施加水蒸汽的退火设备（10），该退火设备（10）包括：○退火室（15），其具有向所述退火室中供应水的可调节和可控制的水供应源；和○用于将所述退火室抽真空到预定压力水平的装置；以及○加热装置，其用于提高布置在所述退火室中的基板（16）的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.14 US 61/9041591. 一种用于同时加热基板并且对其施加水蒸汽的退火设备（10），该退火设备（10）包括：○退火室（15），其具有向所述退火室中供应水的可调节和可控制的水供应源；和○用于将所述退火室抽真空到预定压力水平的装置；以及○加热装置，其用于提高布置在所述退火室中的基板（16）的温度。2. 根据权利要求1所述的退火设备，其中所述可调节和可控制的水供应源包括供应箱（11）、管道（12），该管道（12）在所述供应箱（11）和所述退火室（15）之间，并具有控制阀（14），用于限定通过所述阀的水的量。3. 根据权利要求2所述的退火设备，还包括致动器，该致动器经由过程控制环境中的相应电子装置和软件控制所述阀（14）。4. 根据权利要求1-3中的任一项所述的退火设备，还包括基板保持装置（17）以支撑所述基板（16）。5. 根据权利要求2-4中的任一项所述的退火设备，还包括闭塞阀（13），以阻挡在贮存器（10）和退火室（15）之间的水流动。6. 根据权利要求1-5中的任一项所述的退火设备，其中所述加热装置包括石英灯。7. 根据权利要求1-6中的任一项所述的退火设备，还包括用于退火室（15）中的温度和压力控制的装置。8. 根据权利要求1-7中的任一项所述的退火设...

【专利技术属性】
技术研发人员：H普拉格维茨，S沃塞，
申请(专利权)人：瑞士艾发科技，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH