CN104372298A - 一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及真空蒸发镀膜设备领域，具体涉及一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备及方法。包括对装有基板的真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa；对基板表面进行离子清洗；将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶生生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层；在真空度为7X10-1Pa至9X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层。本发明通过在设置离子发生机构对基板首先进行离子清洗，以便而后在处理后的基板之上通过中频Si靶溅射生成一层SiO2缓冲层层缓冲层，SiO2缓冲层的亲和力强，能使防污层与基板牢固的结合在一起，从而解决耐磨性差且使用时间短的问题，以及防污层结合力差、不耐磨以及膜层不均匀的问题。

Description

一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备及方法
技术领域
本发明涉及真空蒸发镀膜设备领域，具体涉及一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备及方法。 
背景技术
  现有的防污涂层大部分是使用药水浸泡加烘干方案，具体为把基板放入药水浸泡数分钟后拿出，在烘干炉加热烘干，此方法的缺点为，防污层结合力差、不耐磨以及膜层不均匀。目前该方法的使用越来越少，现有技术还有一种方法为真空蒸发镀膜方法，此种方法较上述药水浸泡方法，膜层均匀性好，耐磨性大大提高。但在正常使用时,膜层一般在30天以内也会被磨损，且耐磨性较差。 
  
发明内容
本发明的目的是提供一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备及方法来解决现有技术中药水浸泡加烘干的方式防污层结合力差、不耐磨以及膜层不均匀，真空蒸发镀膜的方式耐磨性差且使用时间短的问题。 
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜方法，包括以下步骤： 
对装有基板的真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa；
对基板表面进行离子清洗；
将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层；
在真空度为7X10-1Pa至9X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 
进一步，所述对基板表面进行离子清洗的步骤中，清洗电压为550V至650V，清洗电流为0.4A至0.6A，清洗时间为4min至6min，清洗离子采用电离氩气产生的离子； 
进一步，所述将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层的步骤中，所述中频Si靶位置布气包括，氩气180sccm至230sccm，氧气140sccm至160sccm，所述真空腔内布气包括注入450sccm至550sccm氩气；
进一步，所述将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层的步骤中，所述SiO2缓冲层的镀膜时间为18min至24min，镀膜电压为380V至430V，所述镀膜电流为13A至16A；
进一步，所述抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa，并在镀有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层的步骤中，蒸发源的蒸发功率为1.9KW至2.1KW；
进一步，所述在真空度为7X10-1Pa至9X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层的步骤之前，还包括将真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa。
本发明还提供一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备，包括真空箱，所述真空箱内设有真空腔，所述真空腔内设有基板转架，其特征在于：所述真空腔内还设有蒸发机构，所述真空腔上还连接有抽真空机构，所述真空腔内设有在基板镀膜之前通过离子清洗基板表面的离子发生机构和用于为基板表面生成SiO2缓冲层的中频Si溅射机构,所述离子发生机构和中频Si溅射机构均设于基板转架的外侧。 
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 
进一步，所述中频Si溅射机构包括一个以上的中频Si靶，配合所述基板转架的基板的直径不大于100mm，厚度不大于30mm； 
进一步，所述蒸发机构包括两个电极和与两个所述电极相连接的用于固定并蒸发蒸料的加热丝；
进一步，所述抽真空机构包括旋片泵，所述旋片泵的吸入口上连接有罗兹泵，所述罗兹泵通过抽气管连接有一个以上与真空腔相连接的分子泵。
本发明的有益效果是：本发明通过在设置离子发生机构对基板首先进行离子清洗，以便而后在处理后的基板之上通过中频溅射一层SiO2缓冲层层缓冲层，SiO2缓冲层的亲和力强，能使防污层与基板牢固的结合在一起，从而解决现有的真空蒸发镀膜带来的耐磨性差且使用时间短的问题，以及药水浸泡加烘干的方式防污层结合力差、不耐磨以及膜层不均匀的问题，由于SiO2缓冲层的厚度8nm至12nm，常用的方式无法达到均匀的此厚度，因此，本发明采用中频溅射的方式生成缓冲层，采用SiO2靶位布气包括，氩气180sccm至230sccm，氧气140sccm至160sccm，真空腔内注入450sccm至550sccm氩气作为SiO2的溅射环境，且SiO2缓冲层的镀膜时间为18min至24min，镀膜电压为380V至430V，所述镀膜电流为13A至16A的条件下，能达到相对薄的固定厚度，进而增强防污层的成膜质量；本发明设备中采用一个以上的中频Si靶能进一步提高SiO2缓冲层的成膜效果，抽真空机构采取三级抽真空方式，能达到并维持需求的真空级别。 
  
附图说明
图1是本发明真空蒸发镀膜方法的第一实施例； 
图2为本发明真空蒸发镀膜方法的第二实施例；
图3为本发明真空蒸发镀膜设备的结构图；
图4为本发明真空蒸发镀膜设备中抽真空机构的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件如下： 
1、真空腔体，2、基板转架，3、蒸发机构，31、加热丝，32、电极，4、抽真空机构，41、旋片泵，42、罗兹泵，43、分子泵，5、离子发生机构，6、中频Si溅射机构，61、中频Si靶，7、基板。
  
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 
图1是本发明真空蒸发镀膜方法的第一实施例，包括以下步骤： 
S01，对装有基板的真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa；
S02，对基板表面进行离子清洗；
S03，将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层；
S04，在真空度为7X10-1Pa至9X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层。
所述对基板表面进行离子清洗的步骤中，清洗电压为550V至650V，清洗电流为0.4A至0.6A，清洗时间为4min至6min，清洗离子采用电离氩气产生的离子； 
所述将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层的步骤中，所述中频Si靶位置布气包括，氩气180sccm至230sccm，氧气140sccm至160sccm，所述真空腔内布气包括注入450sccm至550sccm氩气，所述SiO2缓冲层的镀膜时间为18min至24min，镀膜电压为380V至430V，所述镀膜电流为13A至16A；
上述中频Si靶溅射步骤中，电离氩气产生中频Si靶溅射至基板所需的能量，溅射出的Si与氧气发生反应生成SiO2，从而在基板上生成一层SiO2缓冲层。
所述抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa，并在镀有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层的步骤中，蒸发源的蒸发功率为1.9KW至2.1KW； 
图2是本发明真空蒸发镀膜方法的第二实施例；在图1的基础上，所述在真空度为7X10-1Pa至9X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层的步骤之前，还包括S031，将真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa。
本发明还提供一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备，包括真空箱，所述真空箱内设有真空腔1，所述真空腔内设有基板转架2，其特征在于：所述真空腔内还设有蒸发机构3，所述真空腔上还连接有抽真空机构4，所述真空腔内设有在基板镀膜之前通过离子清洗基板表面的离子发生机构5和用于为基板表面生成SiO2缓冲层的中频Si溅射机构,所述离子发生机构和中频Si溅射机构均设于基板转架的外侧6。 
所述中频Si溅射机构包括一个以上的中频Si靶61，配合所述基板转架的基板的直径不大于100mm，厚度不大于30mm；所述蒸发机构包括两个电极31和与两个所述电极相连接的用于固定并蒸发蒸料的加热丝32；所述抽真空机构包括旋片泵41，所述旋片泵的吸入口上连接有罗兹泵42，所述罗兹泵通过抽气管连接有一个以上与真空腔相连接的43分子泵。本发明中基板为金属表层已经镀好化合物。真空腔的直径1250mm，高度1000mm。 
本发明的一个实施例为： 
对装有基板的真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa；
对基板表面进行离子清洗，清洗电压为550V至650V，清洗电流为0.4A至0.6A，清洗时间为6min；
将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射镀上一层厚度为8nm的SiO2缓冲层，中频Si靶位置布气包括，氩气230sccm，氧气140sccm，所述真空腔内布气包括注入550sccm氩气；所述SiO2缓冲层的镀膜时间为24min，镀膜电压为430V，所述镀膜电流为16A；
S04，在真空度为7X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为25nm的防污层，蒸发源的蒸发功率为2.1KW。
本发明的另一个实施例为： 
对装有基板的真空腔体抽真空至5.5X10-3Pa；
对基板表面进行离子清洗，清洗电压为650V，清洗电流为0.4A，清洗时间为4min；
将真空腔体内压强调整至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射镀上一层厚度为12nm的SiO2缓冲层，中频Si靶位置布气包括，氩气180sccm，氧气160sccm，所述真空腔内布气包括注入450sccm氩气；所述SiO2缓冲层的镀膜时间为18min，镀膜电压为430V，所述镀膜电流为13A；
在真空度为9X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm的防污层，蒸发源的蒸发功率为1.9KW。
本发明的优选实施例为： 
对装有基板的真空腔体抽真空至5.0X10-3Pa；
对基板表面进行离子清洗，清洗电压为600V，清洗电流为0.5A，清洗时间为5min；
将真空腔体内压强调整至5.0 X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射镀上一层厚度为10nm的SiO2缓冲层，中频Si靶位置布气包括，氩气200sccm，氧气150sccm，所述真空腔内布气包括注入500sccm氩气；所述SiO2缓冲层的镀膜时间为20min，镀膜电压为400V，所述镀膜电流为15A；
将真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa；
在真空度为8X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为 20nm的防污层，蒸发源的蒸发功率为2.0KW。
上述步骤成膜的实验测试如下： 
其中水滴角>115度
耐磨实验:
棉布10mm，圆负载200G，摩擦3000T，水滴角>110度。
棉布沾酒精10mm,圆负载200G,摩擦2000T，水滴角>110度。 
正常使用可6个月以上，不掉膜。 
通过在设置离子发生机构对基板首先进行离子清洗，以便而后在处理后的基板之上通过中频溅射一层SiO2缓冲层层缓冲层，SiO2缓冲层的亲和力强，能使防污层与基板牢固的结合在一起，从而解决现有的真空蒸发镀膜带来的耐磨性差且使用时间短的问题，以及药水浸泡加烘干的方式防污层结合力差、不耐磨以及膜层不均匀的问题，由于SiO2缓冲层的厚度8nm至12nm，常用的方式无法达到均匀的此厚度，因此，本发明采用中频溅射的方式生成缓冲层，采用SiO2靶位布气包括，氩气180sccm至230sccm，氧气140sccm至160sccm，真空腔内注入450sccm至550sccm氩气作为SiO2的溅射环境，且SiO2缓冲层的镀膜时间为18min至24min，镀膜电压为380V至430V，所述镀膜电流为13A至16A的条件下，能达到相对薄的固定厚度，进而增强防污层的成膜质量；本发明设备中采用一个以上的中频Si靶能进一步提高SiO2缓冲层的成膜效果，抽真空机构采取三级抽真空方式，能达到并维持需求的真空级别。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 
  

Claims (10)

1.一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤：
对装有基板的真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa；
对基板表面进行离子清洗；
将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层；
在真空度为7X10-1Pa至9X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层。
2.根据权利要求1所述的一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜方法，其特征在于：所述对基板表面进行离子清洗的步骤中，清洗电压为550V至650V，清洗电流为0.4A至0.6A，清洗时间为4min至6min，清洗离子采用电离氩气产生的离子。
3.根据权利要求1所述的一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜方法，其特征在于：所述将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层的步骤中，所述中频Si靶位置布气包括，氩气180sccm至230sccm，氧气140sccm至160sccm，所述真空腔内布气包括注入450sccm至550sccm氩气。
4.根据权利要求3所述的一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜方法，其特征在于：所述将真空腔体内压强调整至4.5X10-1Pa至5.5X10-1Pa，并对清洗后的基板表面通过中频Si靶溅射生成一层厚度为8nm至12nm的SiO2缓冲层的步骤中，所述SiO2缓冲层的镀膜时间为18min至24min，镀膜电压为380V至430V，所述镀膜电流为13A至16A。
5.根据权利要求1所述的一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜方法，其特征在于：所述抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa，并在镀有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层的步骤中，蒸发源的蒸发功率为1.9KW至2.1KW。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜方法，其特征在于：所述在真空度为7X10-1Pa至9X10-1Pa下在具有SiO2缓冲层的基板表面通过蒸发镀膜镀上一层厚度为15nm至25nm的防污层的步骤之前，还包括将真空腔体抽真空至4.5X10-3Pa至5.5X10-3Pa。
7.一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备，包括真空箱，所述真空箱内设有真空腔，所述真空腔内设有基板转架，其特征在于：所述真空腔内还设有蒸发机构，所述真空腔上还连接有抽真空机构，所述真空腔内设有在基板镀膜之前通过离子清洗基板表面的离子发生机构和用于为基板表面生成SiO2缓冲层的中频Si溅射机构,所述离子发生机构和中频Si溅射机构均设于基板转架的外侧。
8.根据权利要求7所述的一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备，其特征在于：所述中频Si溅射机构包括一个以上的中频Si靶，配合所述基板转架的基板的直径不大于100mm，厚度不大于30mm。
9.根据权利要求7所述的一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备，其特征在于：所述蒸发机构包括两个电极和与两个所述电极相连接的用于固定并蒸发蒸料的加热丝。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的一种高能离子束基板处理及真空蒸发镀膜设备，其特征在于：所述抽真空机构包括旋片泵，所述旋片泵的吸入口上连接有罗兹泵，所述罗兹泵通过抽气管连接有一个以上与真空腔相连接的分子泵。
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