CN108914081A - 一种磁控溅射镀膜生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁控溅射镀膜生产线，包括进片室，设于进片室出料端的进片缓冲室，设于进片缓冲室出料端的进片过渡室，设于进片过渡室出料端的镀膜室，设于镀膜室出料端的出片过渡室，设于出片过渡室出料端的出片缓冲室，及设于出片缓冲室出料端的出片室；所述镀膜室为若干个，且镀膜室内设置有若个干阴极旋转靶位、直流平面靶位。本发明的提供的磁控溅射镀膜生产线，可生产出具有良好的隔热、节能和耐候性能，可同时满足红外线高吸收/反射率，可见光高透过，紫外线高阻隔的产品，也可以生产建筑节能改造玻璃。

Description

一种磁控溅射镀膜生产线

技术领域

本发明涉及镀膜设备，更具体地说是指一种磁控溅射镀膜生产线。

背景技术

磁控溅射镀膜是目前常采用的一种镀膜方法，国内磁控溅射镀膜设备分为单面阴极溅射靶位设计和单一中频阴极溅射或者单一直流阴极溅射。不仅设备产能低、生产成本高，而且工艺产品单一，产品质量不稳定。目前的磁控溅射腔室内部温度不均匀、不稳定，不仅会影响膜层的特性还会增加产品的破片率，导致生产良率不高。

现在，用于制造太阳选择性吸收镀层的真空镀膜机有单真空室镀膜机和步进式镀膜生产线。其中单真空镀膜机具有结构简单，价格低廉优势，由于这种镀膜机采用单次循环镀膜生产方式每次完成镀膜生产过程需要对真空室进行放气及抽真空的循环操作，溅射环境气氛难以稳定，镀膜质量没有保证，效率低下。单机多台操作，设备状况难达到一致并且需要多人操作，易造成性能差异。步进式产能较低，单位成本大，并且容易产生针孔、露白等镀膜缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种磁控溅射镀膜生产线。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁控溅射镀膜生产线，包括进片室，设于进片室出料端的进片缓冲室，设于进片缓冲室出料端的进片过渡室，设于进片过渡室出料端的镀膜室，设于镀膜室出料端的出片过渡室，设于出片过渡室出料端的出片缓冲室，及设于出片缓冲室出料端的出片室；所述镀膜室为若干个，且镀膜室内设置有若个干阴极旋转靶位、直流平面靶位。

其进一步技术方案为：所述进片室的进料端，进片室的出料端与进片缓冲室的进料端之间，进片缓冲室的出料端与进片过渡室的进料端之间，出片过渡室的出料端与出片缓冲室的进料端之间，出片缓冲室的出料端与出片室的进料端之间，及出片室的出料端，均设有真空隔离门。

其进一步技术方案为：所述真空隔离门包括驱动气缸，设于驱动气缸动力输出端的转轴，固定于转轴的弯杆，及固定于弯杆的密封板；所述驱动气缸通过转轴及弯杆的联动，以推动密封板运动。

其进一步技术方案为：还包括真空系统；所述真空系统包括均与进片室、进片缓冲室、进片过渡室、镀膜室、出片过渡室、片缓冲室、出片室联通的若干个机械真空泵，均与进片室、进片缓冲室、进片过渡室、镀膜室、出片过渡室、片缓冲室、出片室联通的若干个罗茨泵，均与进片缓冲室、进片过渡室、出片过渡室、出片缓冲室联通的若干个扩散泵，及与镀膜室联通的若干个分子泵；所述分子泵设置于镀膜室上侧；所述真空系统保证生产线的真空度。

其进一步技术方案为：所述阴极旋转靶位包括电机组件、与电机组件传动联接的靶头组件，固定于靶头组件的喷涂靶管，及设于喷涂靶管远于靶头组件一端的靶尾组件；所述喷涂靶管内部设有靶芯组件。

其进一步技术方案为：所述直流平面靶位包括靶座，设于靶座下端的铜基材，固定于铜基的靶材；所述靶座下端与铜基材形成有空腔结构，所述空腔结构设有磁铁块。

其进一步技术方案为：所述靶座设有进出水管，且进出水管与空腔结构联通；所述靶座外侧及远于靶材的一端均设有屏蔽板。

其进一步技术方案为：还包括红外辐射辅助加热器；所述红外辐射辅助加热器分别设于进片室、进片缓冲室、进片过渡室、镀膜室、出片过渡室、出片缓冲室内侧；所述镀膜室内，红外辐射辅助加热器与阴极旋转靶位、直流平面靶位间隔设置。

其进一步技术方案为：所述镀膜室为二个以上；所述镀膜室设有若干个相互联通的工作室；所述红外辐射辅助加热器与阴极旋转靶位、直流平面靶位分别设于相应的工作室；所述工作室与相应的分子泵联通。

其进一步技术方案为：还包括冷却装置，所述冷却装置包括冷冻机，冷却泵，冷水塔及若干导管；所述冷冻机与冷水塔联通；所述冷却泵均与所述进片室、进片缓冲室、进片过渡室、镀膜室、出片过渡室、出片缓冲室、出片室联通。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的提供的磁控溅射镀膜生产线，可生产出具有良好的隔热、节能和耐候性能，可同时满足红外线高吸收/反射率，可见光高透过，紫外线高阻隔的产品，也可以生产建筑节能改造玻璃。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的立体结构图；

图2为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的正视图；

图3为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的侧视图；

图4为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的镀膜室的立体图；

图5为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的镀膜室的剖视图；

图6为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的镀膜室的隔离门的立体图；

图7为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的镀膜室的阴极旋转靶位的立体图；

图8为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的阴极旋转靶位的剖视图；

图9为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的直流平面靶位的立体图；

图10为本发明一种磁控溅射镀膜生产线的直流平面靶位的剖视图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图10为本发明实施例的图纸。

一种磁控溅射镀膜生产线，如图1至图5所示，包括立式真空室10，而立式真空室10包括进片室11，设于进片室11出料端的进片缓冲室12，设于进片缓冲室12出料端的进片过渡室13，设于进片过渡室13出料端的镀膜室14，设于镀膜室14出料端的出片过渡室15，设于出片过渡室15出料端的出片缓冲室16，及设于出片缓冲室16出料端的出片室17。镀膜室14为若干个，且镀膜室14内设置有若个干阴极旋转靶位18、直流平面靶位19。

在本实施例中，真空室主体长度52米，镀膜有效区域2.44m*3.6m，加热温度为40-400℃，设置生产节拍30-120s，静态本底真空4*10^-4Pa～8*10^-4Pa。进片缓冲室12、出片缓冲室16的个数均为两个，均为串联设置。镀膜室14的个数为三个，同样为串联设置。

其中，阴极旋转靶位18、直流平面靶位19两个成为靶磁控溅射系统。

其中，还包括充气系统，控制系统、冷却系统、加热系统及质量检测系统、检漏系统。

控制系统，用于统筹整个生产各个环节。其中，靶磁控溅射系统、充气系统，控制系统、冷却系统、加热系统及质量检测系统、检漏系统均与控制系统电性连接。

充气系统包括组合气体互换气站和气体单控混合输入装置。本生产线为工作气氛氩气，反应气体氮气和氧气。所以，充气系统定时的给生产线补充相应的气体。

进片室11的进料端，进片室11的出料端与进片缓冲室12的进料端之间，进片缓冲室12的出料端与进片过渡室13的进料端之间，出片过渡室15的出料端与出片缓冲室16的进料端之间，出片缓冲室16的出料端与出片室17的进料端之间，及出片室17的出料端，均设有真空隔离门20，以保证各个真空室的真空度，并且使得各个腔室内的工作反应互不影响。

如图6所示，真空隔离门20包括驱动气缸21，设于驱动气缸21动力输出端的转轴22，固定于转轴22的弯杆23，及固定于弯杆23的密封板24。驱动气缸21通过转轴22及弯杆23的联动，以推动密封板24运动，密封板24的运动以控制相邻真空室的联通与否。

真空系统30包括均与进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、镀膜室14、出片过渡室15、片缓冲室、出片室17联通的若干个机械真空泵31，均与进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、镀膜室14、出片过渡室15、片缓冲室、出片室17联通的若干个罗茨泵32，均与进片缓冲室12、进片过渡室13、出片过渡室15、出片缓冲室16联通的若干个扩散泵33，及与镀膜室14联通的若干个分子泵34。分子泵34设置于镀膜室14上侧。

真空系统30保证生产线的真空度。机械真空泵31、罗茨泵32将立式真空室10抽为真空，使得内部环境符合生产要求。扩散泵33在在机械真空泵31、罗茨泵32所造成的低真空条件下，加热泵内硅油，使受热沸腾蒸发，生成蒸气，以极高速度通过该泵的各级喷口的缝隙喷出，使容器内部的气体分子扩散到蒸汽中被带到前级真空泵所能作用的位置，由前级真空泵迅速抽出，使系统达到高真空的要求。分子泵34利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度。

具体的，如图7至图8所示，阴极旋转靶位18包括电机组件181、与电机组件181传动联接的靶头组件182，固定于靶头组件182的喷涂靶管183，及设于喷涂靶管183远于靶头组件182一端的靶尾组件184。喷涂靶管183内部设有靶芯组件185。靶芯组件185内设若干个磁铁块。

如图9至图10所示，直流平面靶位19包括靶座191，设于靶座191下端的铜基材192，固定于铜基的靶材193。靶座191下端与铜基材192形成有空腔结构，所述空腔结构设有磁铁块194。

靶座191设有进出水管195，且进出水管与空腔结构联通。靶座191外侧及远于靶材193的一端均设有屏蔽板196。

在本实施例中，阴极旋转靶位18，直流平面靶位19均设置在镀膜室14内，并且阴极旋转靶位18的个数为2个，直流平面靶位19的个数为7个。

在本实施例中，镀膜室14为3个，分别为前镀膜室、中镀膜室及后镀膜室，其中在前镀膜室分别设置一个阴极旋转靶位18，中镀膜室设置一个直流平面靶位19，后镀膜室设置有四个直流平面靶位19，镀膜室14设置两个直流平面靶位19。

其中，还包括红外辐射辅助加热器40，用于分段式加热，且红外辐射辅助加热器40分别设于进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、镀膜室14、出片过渡室15、出片缓冲室内侧，确保基片在镀膜过程中环境温度。其中，红外辐射辅助加热器40分别设于进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、镀膜室14、出片过渡室15、片缓冲室的底部或/和顶部，有利于提高各个室内温度的稳定性和均匀性，有利于工艺的稳定性。镀膜室14内，红外辐射辅助加热器40与阴极旋转靶位18、直流平面靶位19间隔设置。

镀膜室14设有若干个相互联通的工作室141。红外辐射辅助加热器40与阴极旋转靶位18、直流平面靶位19分别设于相应的工作室141。工作室141与相应的分子泵34联通。红外辐射辅助加热器40与阴极旋转靶位18、直流平面靶位19间隔设置在相应的工作室141内，以使对基片进行反复的加热和镀膜，以保证镀膜效果。

其中，还包括冷却装置，其包括冷冻机，两个冷却泵，冷水塔及若干导管。冷冻机与冷水塔联通。冷却泵均与所述进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、镀膜室14、出片过渡室15、出片缓冲室16、出片室17联通。具体的，进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、镀膜室14、出片过渡室15、出片缓冲室16、出片室17均设有进水管及出水管。其中一个冷却泵的进水端与冷水塔联通，出水端与所述进水管联通，另一个冷却泵的进水端与所述出水管联通，出水端与冷冻机联通。

其中，还包括质量流量控制器和薄膜计。质量流量控制器、薄膜计均设置于镀膜室14中。质量流量控制器，可以检测同时又可以进行控制的仪表。本身除了测量部分，还带有一个电磁调节阀或者压电阀，这样质量流量控制本身构成一个闭环系统，用于控制流体的质量流量。质量流量控制器的设定值可以通过计算机或者PLC提供，有效的控制镀膜工艺的稳定性。

镀膜生产线还包括检漏系统，检漏系统均与进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、镀膜工艺室、出片过渡室15、出片缓冲室16中，出片室17连通，用于检测各个室是否漏气，保证真空度的稳定性，从而保证在设定的工艺条件下镀膜，提高产片质量。

优选的，在镀膜工艺室中的磁控溅射电源也可以替换为其他电源，如射频溅射电源、中频溅射电源、直流溅射电源，可根据实际工艺进行选择。

优选的，本镀膜生产线设置有三个镀膜系统，即A/B/C系统。当只需要进行中频溅射镀膜时，即启动A系统，基片可以只通过溅射镀膜室14可以不溅射；当只需要直流溅射镀膜时，即启动B系统，基片只通过溅射镀膜室14不溅射；启动C系统时，可以设置溅射镀膜室14，使得磁控溅射镀膜系统可以满足采用中频溅射工艺和直流溅射工艺在同一基片上镀膜的工艺要求，也可以只进行中频溅射或者只进行直流溅射，能够满足不同的工艺需求。

当生产模式C启动时，气氛隔离室的真空隔离门20可以有效地隔离中频溅射工艺室的反应气氛，从而保证磁控溅射镀膜的稳定性

本生产线采用多功能移动基片架，待镀膜基片放置于基片架夹持于多个固定杆之间并于第二个橡胶圈接触。基片架放置于传动轴并与第一个橡胶圈接触，传动轴转动带动基片架和待镀膜基片一次沿进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、中频溅射镀膜室14、出片过渡室15、出片缓冲室16和出片室17水平运行，这种转动轴带动基片架水平运行的方式较为平稳，且第一橡胶圈和第二橡胶圈能够提供较好的缓冲，使得运行平稳，晃动小，避免破片现象，提高良率。

本生产线还包括红外感应器，进片平移架、进片室11、进片缓冲室12、进片过渡室13、镀膜工艺室、出片过渡室15、出片缓冲室16中和出片平移架均设置红外感应器。红外感应器与PCL控制柜通讯连接，当红外感应器感应到基片到位后，将位置信号传送给PCL控制柜，PCL控制柜控制传动电机控制柜，传动电机控制柜启动同步电机工作，使传动轴工作。

磁控溅射之前需要在一定的真空度下进行，在磁控溅射之前，设置进片室11、进片过渡室13、进片缓冲室12进行过渡和缓冲，使基片经历缓慢的气压变化过程；并在镀膜室14磁控溅射之后，设置出片缓冲室16，出片过渡室15和出片室17进行过渡和缓冲，使基片的环境逐渐接近大气压。设置进片室11、进片过渡室13、进片缓冲室12、出片缓冲室16、出片过渡室15和出片室17能够较好地保护基片，防止基片因所经历的压力的骤然变化而破裂，从而提高良率。

本实施案例中可生产具有光谱选择性的镀层厚度300nm以下，其中打底膜厚度控制在15-25nm，光谱选择性的纳米陶瓷膜50-250nm，保护膜10-40nm。

溅射工艺要求：如果选用纳米陶瓷靶材193，为了在表面镀制光谱选择性吸收膜，保证该膜有良好的薄膜附着力性能，为此基体必须经过专门清洗并光亮处理后，再进行超声波清洗、离子水清洗，采用离子体活化源技术，活化基片的反应表面可以提高薄膜与基片的附着力。

本实施案例中，可采用具有光谱选择性的纳米陶瓷材料如(ZnO、S i O₂、T i O₂、ATO、I TO、Ce-ATO)，可根据镀层的特点，各溅射单元的溅射靶材193可以由不同材料构成，例如(铝、不锈钢、镍、铜、钛、硅、)等，也可以是多元掺杂复杂的纳米陶瓷靶材193，因此可根据红外反射、复合吸收、半透明、反射膜层的不同要求来决定多种组合，具有良好的灵活性；并且可适应多种应用领域。

本发明的提供的光谱选择性纳米陶瓷材料磁控溅射镀膜生产线，可生产出具有良好的隔热、节能和耐候性能，可同时满足红外线高吸收/反射率，可见光高透过，紫外线高阻隔的产品，也可以生产建筑节能改造玻璃。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，包括进片室，设于进片室出料端的进片缓冲室，设于进片缓冲室出料端的进片过渡室，设于进片过渡室出料端的镀膜室，设于镀膜室出料端的出片过渡室，设于出片过渡室出料端的出片缓冲室，及设于出片缓冲室出料端的出片室；所述镀膜室为若干个，且镀膜室内设置有若个干阴极旋转靶位、直流平面靶位。

2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，所述进片室的进料端，进片室的出料端与进片缓冲室的进料端之间，进片缓冲室的出料端与进片过渡室的进料端之间，出片过渡室的出料端与出片缓冲室的进料端之间，出片缓冲室的出料端与出片室的进料端之间，及出片室的出料端，均设有真空隔离门。

3.根据权利要求2所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，所述真空隔离门包括驱动气缸，设于驱动气缸动力输出端的转轴，固定于转轴的弯杆，及固定于弯杆的密封板；所述驱动气缸通过转轴及弯杆的联动，以推动密封板运动。

4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，还包括真空系统；所述真空系统包括均与进片室、进片缓冲室、进片过渡室、镀膜室、出片过渡室、片缓冲室、出片室联通的若干个机械真空泵，均与进片室、进片缓冲室、进片过渡室、镀膜室、出片过渡室、片缓冲室、出片室联通的若干个罗茨泵，均与进片缓冲室、进片过渡室、出片过渡室、出片缓冲室联通的若干个扩散泵，及与镀膜室联通的若干个分子泵；所述分子泵设置于镀膜室上侧；所述真空系统保证生产线的真空度。

5.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，所述阴极旋转靶位包括电机组件、与电机组件传动联接的靶头组件，固定于靶头组件的喷涂靶管，及设于喷涂靶管远于靶头组件一端的靶尾组件；所述喷涂靶管内部设有靶芯组件。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，所述直流平面靶位包括靶座，设于靶座下端的铜基材，固定于铜基的靶材；所述靶座下端与铜基材形成有空腔结构，所述空腔结构设有磁铁块。

7.根据权利要求6所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，所述靶座设有进出水管，且进出水管与空腔结构联通；所述靶座外侧及远于靶材的一端均设有屏蔽板。

8.根据权利要求4所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，还包括红外辐射辅助加热器；所述红外辐射辅助加热器分别设于进片室、进片缓冲室、进片过渡室、镀膜室、出片过渡室、出片缓冲室内侧；所述镀膜室内，红外辐射辅助加热器与阴极旋转靶位、直流平面靶位间隔设置。

9.根据权利要求8所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，所述镀膜室为二个以上；所述镀膜室设有若干个相互联通的工作室；所述红外辐射辅助加热器与阴极旋转靶位、直流平面靶位分别设于相应的工作室；所述工作室与相应的分子泵联通。

10.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜生产线，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置包括冷冻机，冷却泵，冷水塔及若干导管；所述冷冻机与冷水塔联通；所述冷却泵均与所述进片室、进片缓冲室、进片过渡室、镀膜室、出片过渡室、出片缓冲室、出片室联通。