[实用新型]一种真空镀膜生产线

说明书

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜技术领域，具体说，是涉及一种真空镀膜生产线。

背景技术

真空镀膜技术初现于20世纪30年代，四五十年代开始出现工业应用，工业化大规模生产开始于20世纪80年代，在电子、宇航、包装、装潢、烫金印刷等工业中取得广泛的应用。真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术，是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀膜，从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰灯许多优于固体材料本身的优越性能，达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。需要镀膜的被称为基片，镀的材料被称为靶材。溅射镀膜是真空镀膜中最主要的方法，该技术是在真空中利用荷能粒子轰击靶表面，使被轰击出的粒子沉积在基片上。在磁控溅射镀膜工艺中，对磁控溅射镀膜设备的质量要求很高，而在磁控溅射镀膜设备中，磁控溅射阴极尤为重要。目前普遍采用平面磁控溅射阴极（后简称“平面阴极”）或旋转磁控溅射阴极（后简称“旋转阴极”）。平面阴极因其轰击轨道和靶材均是固定设置的这一结构上设计的缺点，靶材沉积利用率非常低（小于20%）；尤其在使用一段时间后，靶材表面会形成“跑道状”溅射凹坑，不仅会破坏镀膜层的均匀性，严重影响后期镀膜的稳定性和均匀性；而且需要经常更换靶材，给连续生产带来了极大的不便且造成靶材不能充分利用的资源。而后研发的旋转阴极相较上述平面阴极而言，提高了靶材利用率，有效减少了打弧和靶面掉渣，工艺稳定性更佳，可消除平面阴极较易形成的再沉积区等多重优点；由于技术不成熟，会出现漏水、漏气和阴极短路的现象，严重影响镀膜的质量和设备的使用寿命。尤其是：1、旋转阴极的结构更为复杂，附加部件多，且需要驱动系统配合，设备的投资要明显高于平面阴极；2、由于带有移动部件，生产中真空密封会出现泄漏，尽管采用最为简单、最小程度的更换密封，相较平面阴极仍需要更高的维护成本；3、旋转阴极增加了生产线中的不稳定因素，给生产线的稳定性带来了一定的影响。目前应用最为广泛的平面阴极为矩形平面磁控阴极，是磁控溅射平面类靶材的主流结构。它的优点是靶的材质受到的限制少，对金属板材一般可以采用直冷结构，对其它的贵金属、难以加工的金属和脆性材料(如硅、石墨、ITO烧结靶等)可以采用间冷结构。此阴极的溅射面积大，整体制作和维护成本均较低。但是，矩形平面靶的最大劣势是由于磁控溅射的独特物理过程造成的低靶材利用率。其靶面的典型刻蚀形状如图1和图2所示，上面较宽，下面宽度连续收缩，到最后成一条深而细的沟槽。但提升平面阴极的利用率成为了平面阴极应用和研发中最为重要的研究内容。现有平面阴极产品中有采用在磁路结构中增加了高磁导率的分流片，以此改变阴极的磁场分布，提高了靶材表面平行感应强度分布的均匀性，即提高了靶材刻蚀的宽度，因此一定程度上提高了靶材的利用率。但该阴极装置受本身尺寸精度和强磁场吸引力的影响，尤其在安装时，装配精度很难满足设计精度的要求。中国专利CN201778106U公开了一种真空镀膜设备中的矩形平面磁控阴极结构，该阴极结构在一定程度上解决了上述问题，但其靶材利用率仍不能达到质的飞跃。中国专利CN201770767U公开了一种真空镀膜的阴极装置，该专利主要解决的技术问题是简化了更换靶材的工序，节约了更换靶材所需的时间，并没有解决靶材利用率低的技术问题。中国专利CN201981253U公开了一种矩形平面磁控溅射阴极，针对设有阳极框的溅射阴极的缺点，取消了阳极框，简化了结构；此外改进了屏蔽罩结构，避免屏蔽罩接地这一问题；该平面阴极的改进仍未能提高靶材的利用率。

在真空镀膜生产线中，真空环境镀膜的需要，会保持生产线的进出口处完全封闭，通常采用分别设置有门阀，在基片进出生产线时，该门阀会相应的打开。在现有技术中，通常采用人工操作此门阀的开关，即通过其他设备接收到基片进出的信号（或计算基片在基片传送流水线和镀膜流水线运行的时间）后，人工打开生产线进口或出口的门阀。然而，因为不能很准确接收基片进出的信号，且人为控制的动作有一定的延迟性，通常不能很及时的打开进口和出口的门阀，这样使生产效率降低。此外，真空镀膜生产线对真空的环境要求非常高，这样真空腔室的门体的厚度会增加，相应地，生产线进口和出口的门阀的厚度增加，人工操作控制的难度增加。