CN102191469A

CN102191469A - 膜产品研发用辅助镀膜装置及其镀膜方法

Info

Publication number: CN102191469A
Application number: CN 201110103162
Authority: CN
Inventors: 谭卓鹏; 沈剑山; 周福云; 赵华平
Original assignee: DONGGUAN CAMDA GENERATOR WORK Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN CAMDA GENERATOR WORK Co Ltd
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明公开一种膜产品研发用辅助镀膜装置及其镀膜方法，包括有真空镀膜室以及安装于该真空镀膜室中的工件架、溅射靶和掩模板；该溅射靶设于工件架外；该掩模板上设置有模孔，掩模板可活动地设于工件架和溅射靶之间；藉此，通过利用掩模板控制溅射靶朝向工件架喷镀物质的范围，该溅射靶喷出的物质量可控，掩模板移动的方向和速度亦可控，以使得喷镀出来的薄膜结构的每个区域的成分配比和厚度均可控可知，只需一次喷镀就可以得到无数个成分配比和厚度不一样的区域，从而可快速轻易地选出具有最优光学性能的薄膜结构，并获取该薄膜结构的成分配比和厚度，大大减少选膜的工作量，降低选膜难度，从而缩短研发周期，降低研发成本。

Description

膜产品研发用辅助镀膜装置及其镀膜方法

技术领域

本发明涉及膜产品领域技术，尤其是指一种膜产品研发用辅助镀膜装置及其镀膜方法。

背景技术

太阳能选择性吸收薄膜的特点是在太阳能光谱范围（0.3～2.5微米）内具有较高的吸收率，在红外区域（2～10微米）有很低的发射率，它能把低能量密度的太阳能转换成高能量密度的热能，以将太阳能富集起来，提高太阳能光热转换效率，是太阳能热利用研究工作中受到重视的一项内容。我国在近二三十年的研究中，主要的成果限于低温利用，应用领域包括有生活洗浴、游泳池加热、海水淡化、采暖、干燥、养殖等方面。但从长远来看，中高温利用有更好地前景和应用。以太阳能高温发电为例，太阳能热发电主要系把太阳能转化为热量，产生的热使工质沸腾，产生的蒸汽推动涡轮机发电，这样就可以减少常规能源发电，减少对环境的污染，有利于节能减排。

根据吸收太阳光的原理和薄膜结构不同，选择性吸收薄膜的基本类型有：半导体薄膜、光干涉薄膜、多层渐变薄膜、金属陶瓷薄膜和多孔薄膜等。这些薄膜具有的吸收太阳能的特性，不仅跟薄膜的物质成分配比有关系，还跟薄膜的厚薄有很大的关系。然而，配合利用现有的镀膜装置和镀膜方法做出的薄膜结构上每一区域上的成分和厚度基本相同，一次喷镀得到的薄膜结构其可选择性非常地单一，因此，利用现有之镀膜装置和镀膜方法来选择出具有最优光学性能的薄膜结构是一件工作量大而且复杂的事情，并且还会延长研发周期、增加研发成本。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种膜产品研发用辅助镀膜装置及其镀膜方法，其能有效解决利用现有之镀膜装置和镀膜方法难以选择出最优光学性能之薄膜的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种膜产品研发用辅助镀膜装置，包括有真空镀膜室以及安装于该真空镀膜室中的工件架、溅射靶和掩模板；该溅射靶设置于工件架外，溅射靶用于朝向工件架喷镀物质；该掩模板上设置有模孔，掩模板可活动地设置于工件架和溅射靶之间用于控制溅射靶朝向工件架喷镀物质的范围。

作为一种优选方案，所述溅射靶至少为两个，它们用于朝向工件架喷镀不同的物质；该掩模板为两个，它们分别是第一掩模板和第二掩模板，该第一掩模板可横向活动地设置，第一掩模板上设置有第一模孔；该第二掩模板可纵向移动地设置，第二掩模板上设置有第二模孔。

作为一种优选方案，所述第一掩模板的移动频率大于第二掩模板的移动频率，当第一掩模板双向来回移动的次数为20～200时，该第二掩模板单向移动一次。

作为一种优选方案，所述第一掩模板和第二掩模板均平行于工件架移动，该第一掩模板和第二掩模板分别由第一驱动机构和第二驱动机构带动移动。

作为一种优选方案，针对每一溅射靶，于该掩模板和溅射靶之间设置有用于根据情况阻挡溅射靶向工件架喷镀物质的活动挡板。

作为一种优选方案，所述活动挡板通过一驱动缸体可活动地伸出或缩回，该驱动缸体固定于真空镀膜室上，驱动缸体可活动地伸出有连接杆，该活动挡板安装于该连接杆的尾端。

一种如权利要求1所述的膜产品研发用辅助镀膜装置的镀膜方法，包括的步骤有

（1）将基板置于工件架上；

（2）利用溅射靶朝向工件架喷镀物质,利用掩模板控制溅射靶朝向工件架喷镀物质的范围，并控制物质的喷镀量以及控制掩模板的移动速度和方向，使得在基板上喷镀至少一厚度逐渐增厚或逐渐减薄的物质层。

作为一种优选方案，在步骤（2）中采用两个溅射靶进行喷镀，其中一个溅射靶用于喷镀A物质，另一个溅射靶喷镀B物质，在喷镀过程中，利用两溅射靶向工件架喷镀A物质和B物质，以使在基板形成有由复数第一物质层和第二物质层叠合一起的薄膜结构；且在采用两溅射靶进行喷镀的过程中配合采用两个掩模板，控制两掩模板的移动速度，以使得该薄膜结构的厚度从一侧向另一侧逐渐增厚。

作为一种优选方案，利用活动挡板可活动地伸出而阻挡溅射靶向基板喷镀物质，根据需要向工件架喷镀A物质或B物质。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

一、通过将掩模板可活动地设于工件架和溅射靶之间，利用掩模板控制溅射靶朝向工件架喷镀物质的范围，该溅射靶喷出的物质量可控，掩模板移动的方向和速度亦可控，以使得喷镀出来的薄膜结构的每个区域的成分配比和厚度均可控可知，只需一次喷镀就可以得到无数个成分配比和厚度不一样的区域，从而可快速轻易地选出具有最优光学性能的薄膜结构，并获取该薄膜结构的成分配比和厚度，大大减少选膜的工作量，降低选膜难度，从而缩短研发周期，降低研发成本。

二、通过设置有第一掩模板和第二掩模板，利用该第一掩模板控制单个物质层的厚度，利用第二掩模板控制复数个物质层叠合一起形成薄膜结构的厚度，以使薄膜结构上可选择的区域更密集更多，更加方便人们快速选出光学性能较佳的薄膜结构，并且还可以建立完善的数据库，以便后续选择调取需要。

三、通过针对每一溅射靶，于溅射靶和掩模板之间设置有活动挡板，利用该活动挡板可活动地伸出而阻挡溅射靶朝向工件架喷镀物质，从而可根据需要向工件架喷镀不同的物质，结构简单，操控方便。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之第一较佳实施例的正面示意图；

图2是本发明之第一较佳实施例内部结构的俯视图；

图3是本发明之第一较佳实施例中图2的局部放大示意图；

图4是本发明之第一较佳实施例中图2的第一状态示意图；

图5是本发明之第一较佳实施例中图2的第二状态示意图；

图6是本发明之第一较佳实施例中图2的第三状态示意图；

图7是本发明之第一较佳实施例中单个物质层的截面图；

图8是本发明之第一较佳实施例中多个物质层叠合一起的截面图；

图9是本发明之第一较佳实施例中多个物质层叠合一起的立体视图；

图10是本发明之第一较佳实施例中另一种多个物质层叠合一起的截面图；

图11是本发明之第一较佳实施例中第三种多个物质层叠合一起的截面图；

图12是本发明之第二较佳实施例的正面示意图；

图13是本发明之第二较佳实施例内部结构的俯视图；

图14是本发明之第二较佳实施例中图13的局部放大示意图；

图15是本发明之第二较佳实施例中多个物质层叠合一起的立体视图。

附图标识说明：

10、真空镀膜室 20、工件架

30、溅射靶 40、掩模板

41、模孔 50、驱动机构

51、传动链条 52、转轴

60、活动挡板 70、驱动缸体

71、连接杆 101、基板

102、第一物质层 103、第二物质层

81、第一掩模板 811、第一模孔

82、第二掩模板 821、第二模孔

91、第一驱动机构 92、第二驱动机构。

具体实施方式：

请参照图1至图11所示，其显示出了本发明之第一较佳实施例的具体结构，包括有真空镀膜室10以及安装于该真空镀膜室10中的工件架20、溅射靶30和掩模板40。

其中，该工件架20用于置放需要进行镀膜的基板，该溅射靶30设置于工件架20外，溅射靶30用于朝向工件架20喷镀物质，如图1所示，本实施例的镀膜装置为立式镀膜装置，该溅射靶30位于工件架20的下方，该溅射靶30和工件架20的相对位置不予局限，只需使该溅射靶30能够朝向工件架20喷镀物质即可，本实施例中具有两个溅射靶30，该两溅射靶30用于朝向工件架20喷镀不同的物质，当然亦可单独使用一个溅射靶30对工件架20进行喷镀作业，当喷镀物质多于两种时，亦可根据情况增加溅射靶30的数量，本实施例以使用两个溅射靶30分别喷镀两种不同的物质为例说明，溅射靶30的数量不予局限。

该掩模板40可活动地设置于工件架20和溅射靶30之间，掩模板40用于控制溅射靶30朝向工件架20喷镀物质的范围。本实施例中的掩模板40位于溅射靶30的上方，该掩模板40上设置有模孔41，该模孔41为长方形，当然亦可根据产品的需要设计成其他各种形状，该掩模板40由驱动机构50带动而平行于工件架20移动，该驱动机构50包括有传动链条51和转轴52，该掩模板40固定于传动链条51上随传动链条51同步横向来回移动，该转轴52直接带动传动链条51转动。

以及，针对前述每一溅射靶30，于掩模板40和溅射靶30之间设置有活动挡板60，该活动挡板60用于根据情况阻挡溅射靶30朝向工件架20喷镀物质，每一活动挡板60对应通过一驱动缸体70可活动地伸出或缩回，该驱动缸体70固定于真空镀膜室10上，该驱动缸体70为气压式驱动缸体，亦可为液压式驱动缸体，驱动缸体70可活动地伸出有连接杆71，该活动挡板60安装于连接杆71的尾端。当活动挡板60伸出时，该活动挡板60挡住对应的溅射靶30，使得对应的溅射靶30不可朝向工件架20喷镀物质，当活动挡板60缩回时，对应的溅射靶30可朝向工件架30喷镀物质。

详述本实施例的镀膜方法如下：

首先，将基板101置于工件架20上。

接着，利用溅射靶30朝向工件架20上的基板101喷镀物质，利用掩模板40控制溅射靶30朝向工件架20喷镀物质的范围，并控制物质的喷射量以及控制掩模板40的移动速度和方向，以此使得在基板101上形成一薄膜结构，具体的步骤为：

（1）如图3所示，原始位置时，该掩模板40位于基板101的上方而遮挡住基板101。接着，启动两溅射靶30，其中一溅射靶30用于朝向工件架20喷镀A物质，另一溅射靶30用于朝向工件架20喷镀B物质，该A物质为金属，该B物质为氧化物，并且，用于朝向工件架20喷镀B物质的溅射靶30被活动挡板60阻挡，只能使用其中的一溅射靶30朝向工件架20喷镀A物质，同时，该掩模板40在驱动机构50的带动下相对基板101横向正向平移，使得基板101露出掩模板40，如图4所示，由溅射靶30喷出的A物质经过掩模板40的模孔41喷镀于基板101的表面上。接着，如图5所示，该掩模板40继续沿相同的方向相对基板101横向移动，直至基板101被掩模板40遮挡，该溅射靶30在掩模板40移动的过程中不停止朝向工件架20喷镀A物质，当基板101被掩模板40遮挡后，通过活动挡板60阻挡溅射靶30向工件架20喷镀A物质，至此在该基板101的表面上形成一第一物质层102，该第一物质层102的厚度从一侧向另一侧逐渐增厚（如图7所示）。

（2）如图6所示，利用溅射靶30朝向工件架20喷镀B物质，同时使掩模板40相对基板101反向移动，以使得该基板101再次露出掩模板40的模孔41，由溅射靶30喷出的B物质经过模孔41喷镀于基板101上，该掩模板40继续相对基板101反向移动，直至掩模板40回到原始位置上而遮挡住基板101，至此于该基板101上形成一第二物质层103，该第二物质层103的厚度从一侧向另一侧逐渐减薄（如图8所示），且该第二物质层103叠于第一物质层102上。

（3）然后，利用溅射靶30继续朝向工件架20喷镀B物质，同时使掩模板40相对基板101正向移动直至基板被掩模板40遮挡，停止喷镀B物质。接着，改用溅射靶30朝向工件架20喷镀A物质，同时使掩模板40相对基板101反向移动，直至掩模板40再次回到原始位置而将基板101遮挡，至此，于基板101上喷镀有四层物质层（如图8所示）。

重复以上步骤（1）至步骤（3），使溅射靶30朝向工件架20喷镀A物质和B物质，控制A物质和B物质的喷出量，并配合来回移动掩模板40，使得基板101上形成一薄膜结构，如图8和图9所示，该薄膜结构呈一方形体，薄膜结构由复数个第一物质层102和第二物质层103叠合一起形成，其中该薄膜结构的一侧为百分百配比的A物质，薄膜结构的另一侧为百分百配比的B物质。当然该薄膜结构亦可只有一个物质层，物质层的数量不以限制。

需要特别说明的是：若在前述步骤（2）中，采用两个溅射靶30分别同时朝向基板101喷镀A物质和B物质时，形成的第二物质层103中含有A物质和B物质（如图10所示）。若在前述步骤（1）采用一个溅射靶30向基板101喷镀B物质时，该第一物质层102只含有B物质，同时在步骤（2）中采用两个溅射靶30分别同时朝向基板101喷镀A物质和B物质时，形成的第二物质层103中含有A物质和B物质（如图11所示）。因此第一物质层102和第二物质层103所含的物质成分不以为限，其可为单一的纯净物，亦可为两种或两种以上的混合物，并且通过控制掩模板40和溅射靶30，该第一物质层102和第二物质层103叠合方式亦可多种多样。

本发明应用于各种膜产品的选膜研发中，如太阳能选择性吸收膜，尤其是适合于由两种或两种成分组成的膜产品的选膜研发中，这些膜产品可以为单独的薄膜结构，也可以为以喷镀或粘结附着于某载体上的膜结构。

请参照图12至图15所示，其显示出了本发明之第二较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第一较佳实施例的具体结构基本相同，所不同的是：

本实施例中具有两个掩模板，它们分别是第一掩模板81和第二掩模板82，该第一掩模板81通过第一驱动机构91可横向活动地设置，第一掩模板81上设置有第一模孔811。该第二掩模板82位于第一掩模板81的下方，第二掩模板82通过第二驱动机构92可纵向移动地设置，第二掩模板82上设置有第二模孔821，并且该第二掩模板82的移动频率小于第一掩模板81的移动频率，当第一掩模板81双向来回移动的次数为20～200时，该第二掩模板82单向移动一次，该第一掩模板81用于控制单个物质层的厚度由一侧向另一侧逐渐增厚或减薄，该第二掩模板82用于控制复数个物质层叠合一起的厚度从一侧向另一侧逐渐增厚或减薄。

本实施例的镀膜方法与前述第一实施例的镀膜方法相同，所不同的是：在该第一掩模板81横向来回移动的过程中，使第二掩模板82同时移动，并且该第二掩模板82单向移动一次时，该第一掩模板81双向来回20～200次。如图14所示，在第一掩模板81和第二掩模板82移动的过程中，由该溅射靶30喷出的物质依次通过第二模孔821和第一模孔811喷镀于基板101上。当第二掩模板82单向移动一次时，于基板101上形成一薄膜结构，该薄膜结构由复数个第一物质层102和复数个第二物质层103叠合一起，该每一第一物质层102和每一物质层103的厚度均是从一侧向另一侧逐渐增厚或减薄，并且该薄膜结构的厚度从其一侧向另一侧逐渐增厚。当然，若第二掩模板82亦双向来回移动，该薄膜结构亦可呈方形体。

本发明的设计重点在于：首先，通过将掩模板可活动地设于工件架和溅射靶之间，利用掩模板控制溅射靶朝向工件架喷镀物质的范围，该溅射靶喷出的物质量可控，掩模板移动的方向和速度亦可控，以使得喷镀出来的薄膜结构的每个区域的成分配比和厚度均可控可知，只需一次喷镀就可以得到无数个成分配比和厚度不一样的区域，从而可快速轻易地选出具有最优光学性能的薄膜结构，并获取该薄膜结构的成分配比和厚度，大大减少选膜的工作量，降低选膜难度，从而缩短研发周期，降低研发成本。其次，通过设置有第一掩模板和第二掩模板，利用该第一掩模板控制单个物质层的厚度，利用第二掩模板控制复数个物质层叠合一起形成薄膜结构的厚度，以使薄膜结构上可选择的区域更密集更多，更加方便人们快速选出光学性能较佳的薄膜结构，并且还可以建立完善的数据库，以便后续选择调取需要。再者，通过针对每一溅射靶，于溅射靶和掩模板之间设置有活动挡板，利用该活动挡板可活动地伸出而阻挡溅射靶朝向工件架喷镀物质，从而可根据需要向工件架喷镀不同的物质，结构简单，操控方便。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种膜产品研发用辅助镀膜装置，其特征在于：包括有真空镀膜室以及安装于该真空镀膜室中的工件架、溅射靶和掩模板；该溅射靶设置于工件架外，溅射靶用于朝向工件架喷镀物质；该掩模板上设置有模孔，掩模板可活动地设置于工件架和溅射靶之间用于控制溅射靶朝向工件架喷镀物质的范围。

2.根据权利要求1所述的膜产品研发用辅助镀膜装置，其特征在于：所述溅射靶至少为两个，它们用于朝向工件架喷镀不同的物质；该掩模板为两个，它们分别是第一掩模板和第二掩模板，该第一掩模板可横向活动地设置，第一掩模板上设置有第一模孔；该第二掩模板可纵向移动地设置，第二掩模板上设置有第二模孔。

3.根据权利要求2所述的膜产品研发用辅助镀膜装置，其特征在于：所述第一掩模板的移动频率大于第二掩模板的移动频率，当第一掩模板双向来回移动的次数为20～200时，该第二掩模板单向移动一次。

4.根据权利要求2所述的膜产品研发用辅助镀膜装置，其特征在于：所述第一掩模板和第二掩模板均平行于工件架移动，该第一掩模板和第二掩模板分别由第一驱动机构和第二驱动机构带动移动。

5.根据权利要求1或2所述的膜产品研发用辅助镀膜装置，其特征在于：针对每一溅射靶，于该掩模板和溅射靶之间设置有用于根据情况阻挡溅射靶向工件架喷镀物质的活动挡板。

6.根据权利要求5所述的膜产品研发用辅助镀膜装置，其特征在于：所述活动挡板通过一驱动缸体可活动地伸出或缩回，该驱动缸体固定于真空镀膜室上，驱动缸体可活动地伸出有连接杆，该活动挡板安装于该连接杆的尾端。

7.一种如权利要求1所述的膜产品研发用辅助镀膜装置的镀膜方法，其特征在于：包括的步骤有

（1）将基板置于工件架上；

8.根据权利要求7所述的镀膜方法，其特征在于：在步骤（2）中采用两个溅射靶进行喷镀，其中一个溅射靶用于喷镀A物质，另一个溅射靶喷镀B物质，在喷镀过程中，利用两溅射靶向工件架喷镀A物质和B物质，以使在基板形成有由复数第一物质层和第二物质层叠合一起的薄膜结构；且在采用两溅射靶进行喷镀的过程中配合采用两个掩模板，控制两掩模板的移动速度，以使得该薄膜结构的厚度从一侧向另一侧逐渐增厚。

9.根据权利要求8所述的镀膜方法，其特征在于：利用活动挡板可活动地伸出而阻挡溅射靶向基板喷镀物质，根据需要向工件架喷镀A物质或B物质。