[发明专利]用于单道次涂覆基体两面的组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种可装在真空溅射涂覆器上的组件。该组件承载、通电并冷却至少两个靶，所述靶在单道次中涂覆基体两面。

背景技术

溅射沉积已成为一种为基本平面的基体例如薄膜或板状材料上添加功能的普遍采用的技术。在低压溅射沉积涂覆器中，将离子化惰性气体的离子向负偏压的靶加速。惰性气体离子撞击靶表面时把原子从靶中撞出。可在靶表面下方设置磁体系统，以把自由电子约束在粒子轨道中。在该粒子轨道中，惰性气体的离子化程度大大增加，从而离子对靶的撞击在粒子轨道下方更强烈。因此，该磁体系统限定了原子在靶上溅射离开的区域。此外，在粒子轨道下方，靶原子主要在与靶表面垂直的方向上抛出。这一过程称为磁控管溅射沉积。抛出的原子撞击基体表面，从而在其上形成致密的覆层。当还把反应气体引入涂覆器中时，反应气体就会在基体表面上与撞击的靶原子进行反应，从而生成化合物材料例如氧化物或氮化物。在反应性磁控管溅射沉积的情况下，人们发现，在涂覆器中引入交替用作阴极和阳极的两个靶是非常有利的。这在现有技术中已知为交流(AC)磁控管溅射，当使用正弦电流或电压电源时；或脉冲磁控管溅射，当使用切换直流(DC)电压或电流电源时。

在基体上添加的功能可以是多种多样的。例如，可为薄膜材料提供防湿层，以用于包装领域，或者也可制成导电的薄膜材料，其具有透明的ITO(氧化铟锡)覆层，以用作例如触摸屏。可在板状材料例如窗玻璃或用于平板显示器的显示器玻璃板上涂覆防反射涂层或低发射率涂层。把例如金刚石类涂层(DLC)的磁性涂层或保护涂层涂覆在磁盘上，以提供硬盘所必需的磁特性和保护特性。

当今，开始需要把涂层涂覆在这类平面基体的两面上。根据使用的需要，两面上的涂层性质可不同或可相同。特别需要这类双面涂覆的一些领域有：

-显示器涂覆器，在这里，在涂覆器的显示面上涂覆防反射涂层，透明导电氧化物可在另一面上涂覆。

-硬磁盘，在这里，当两面都用作磁性地存储和读取数据时，在两面上涂覆相同涂层。

-窗玻璃，在这里，低发射率叠层涂覆在玻璃板的朝向屋内的一面上，而防污涂层涂覆在窗户的风吹日晒面上。这类窗户的优点是“自清洁”或“易清洁”。

由于当今可用的溅射装置类型众多，因此通过溅射涂覆过程添加的功能也多种多样。薄膜材料大多在卷式幅涂覆器(roll-to-roll webcoater)中涂覆，其中，薄膜从一个卷上退绕，在一中央冷却的滚筒上通过，围绕该滚筒的圆周布置有不同的溅射站，然后薄膜再次卷绕到一个卷上。一些卷式涂覆器具有自由展开区段，该区段是这样一个区段，即在涂覆薄膜的同时薄膜张紧在两平行卷筒之间。用于平板显示器的玻璃主要在立式显示器涂覆器中涂覆，其中，利用使玻璃板成斜角地传送玻璃板的传送系统来使玻璃板在一个或多个溅射站前方经过。窗玻璃几乎毫无例外地在大面积玻璃涂覆器中涂覆，其中，水平定向的玻璃板在不同溅射站下方的辊上传送。

在某些领域，已提出了对基体的两面进行单道次涂覆的方案。

-在硬盘领域，US2003/0150712提出，使用两排相对定向的平面靶或旋转靶来涂覆在这两排之间通过的平面基体架上布置的硬盘的两面。

-在窗玻璃涂覆领域，EP1179516 B1公开了双面涂覆过程的原理，其中，基体在涂覆生产线的不同区段中不仅从上往下涂覆，同时还从下往上涂覆，因此无需第二次通过或无需翻转装置。在该公开物中还说明，比方说如图1所示，溅射靶也可装在涂覆装置的底部。

但是，上述方案并不总是令人满意。用来冷却、通电和承载靶的所有基础设施以及气体供应系统都必须是双份，从而导致“安装问题”。特别对大面积窗玻璃涂覆器来说，重新装备涂覆装置以便能装配下部靶所需的投资很高。由于必须沉积的总层数增加，并且这些层无法总是在生产线的同一区段中在两面沉积，因此涂覆生产线必须不得不加长(费用增加)或生产线速度不得不降低(生产量下降)。此外，涂覆装置下侧的涂覆靶不易更换和维护。

与所述现有技术相关的第二个问题是，尽管平面基体在溅射室上部与下部之间提供了某种程度上的分隔，但该分隔并非气密，并且过程气体在溅射室的上部与下部之间发生混合(气体混合问题)。因此，沉积在两面上的覆层不能任意选择。例如，不能使用含硅的靶和氧气作为反应气体来在顶面上沉积例如SiO₂之类的氧化物，并用氮气气氛中的硅靶在底面上沉积Si₃N₄覆层：上侧更活跃的氧气会干扰下侧较不活跃的氮气反应。如EP1179516 B1所述，不仅是气体互相混合，而且靶材显然也会过度喷涂出玻璃板的边缘。