[发明专利]多层膜在线连续镀制设备的工艺布置

说明书

本发明涉及一种多层膜在线连续镀制设备的工艺布置，尤其是在线连续镀制两层或两层以上薄膜设备的工艺布置。

在现有技术中，对用于光学及电子方面多层复合薄膜的膜层的物理，化学性能的稳定性和重复性具有很高的要求，对膜层的表面质量也有严格的要求。由于没有现有良好的连续镀制设备和合理的工艺布置，常规镀制多层薄膜的方法是使用不同单个真空设备来镀制不同的膜层，每镀完一层膜后从真空箱中取出，再置于另一专用真空设备中镀制，如此反复操作以镀制多层薄膜，如镀制膜系组成为SiO₂/ZnS/SiO₂/AL这类四层膜系时则须反复四次，该工艺具有以下缺点：1.由于每层膜是由各自的单个设备来实现的，每层膜沉积时，相应的设备每次均需完成装基片，抽真空，工艺布气，沉积膜层，卸基片过程，操作繁锁且影响产品质量的稳定性；2.由于镀制多层膜采用间歇式操作，导致已镀膜层暴露于大气中，使镀制下一层时基体表面会吸附一些空气中的气体分子如氧，氮等，同时吸附空气中的水和尘埃，从而影响膜层的质量；3.利用单个设备镀制多层膜的工艺不好控制，产品质量的重复性和稳定性差，且生产效率低，产量受到限制。

本发明的目的是提供一种合理的多层膜在线连续镀制设备的工艺布置，达到在线连续镀制两层或两层以上薄膜的工艺效果，以简化操作手续，保证镀制产品质量的稳定性和重复性，并提高生产效率。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：设计一种具有多个真空镀膜室的工艺布置，设备及装置的工艺布置依次为独立阀门(A)，装片真空室(1)，独立阀门(B)，过渡真空室(2)，独立阀门(C)，转换真空室(3)，镀膜真空室(4)，镀膜真空室(5)，缓冲真空室(6)，镀膜真空室(7)，镀膜真空室(8)，转换真空室(9)，独立阀门(D)，过渡真空室(10)，独立阀门(E)，卸片真空室(11)和独立阀门(F)，真空室中配有中间加热系统和温度控制系统，镀膜真空室(4)(5)(7)(8)中配有带有质量流量控制仪的工艺气体分配系统，缓冲真空室(6)是一个高真空隔离气阱，独立阀门(A)设在装片真空室(1)之前，独立阀门(F)设在卸片真空室(11)之后，独立阀门(B)(C)(D)(E)设在各真空室之间，系统设有自控基片小车。

在实施本发明的过程中，首先开启真空系统抽真空，当真空度达到0.27×10^-3Pa后，整个设备进入镀膜状态，基片小车载有待镀膜的基片自动进入装片真空室(1)，独立阀门(A)关闭，启动该真空室的真空抽气系统，使真空度达到6.67Pa以下，打开独立阀门(B)，基片小车进入过渡真空室(2)后，独立阀门(B)关闭，继续抽真空使该室真空度达0.27×10^-2Pa后打开放气阀和独立阀门，基片小车进入转换真空室(3)，小车自间歇式运行转换为连续式，进入镀膜真空室(4)和(5)，按工艺要求在室(4)沉积第一层薄膜(如AL或SiO₂)，然后运行至镀膜真空室(5)沉积第二层薄膜(如SiO₂或ZnS等)，设置缓冲真空室(6)的目的是为了建立一个气阱，防止在磁控溅射过程中室(5)的工艺气体对其后室(7)的工艺沉积产生影响，此气阱是高真空隔离，正常运行的工作压力为5×10^-3Pa，而室(5)(7)的正常压力为0.2Pa，使室(5)(7)的气体流向室(6)，由室(6)的高真空抽气将其抽走，避免因室(5)(7)之间由于工艺气体的差别而产生相互干扰。当基片小车运行至镀膜真空室(7)或(8)，则分别沉积第三层薄膜(如SiO₂或TiO₂等)或第四层薄膜(如AL或SiO₂等)，当基片小车离开镀膜真空室(8)进入转换真空室(9)后，基片的沉积过程结束，小车在该室由连续运行状态转换为间歇式，开启独立阀门(D)，小车进入过渡真空室(10)，关闭独立阀门(D)，开启阀门(E)，小车进入卸片真空室(11)，关闭阀门(E)，对室(11)放气至常压，开启独立阀门(F)，基片小车运行出真空室卸镀膜成品，如此往复镀制产品。

本发明较好的技术方案是：根据镀件需镀薄膜层数来布置真空室的数量，即真空室的数量随镀膜层数量增减，这样既可以充分利用设备，又可以提高工作效率。当然，真空室的数量多于或少于镀膜层数都是可行的，但其设备利用率和工作效率会受到一定程度的影响。