[发明专利]等离子体镀膜设备及其抽气工艺

说明书

技术领域

本发明属于等离子体镀膜技术领域，尤其涉及一种等离子体镀膜设备及其抽气工艺。

背景技术

目前，等离子体镀膜设备普遍采用涡轮分子泵（或扩散泵）+罗茨泵串联机组抽气，其存在如下缺点：

1、等离子体镀膜设备的镀膜阶段，镀膜室需注入Ar（或其它工作气体），镀膜室压强处在中真空区段（0.2~0.6 Pa）。传统等离子体镀膜设备采用的涡轮分子泵（或扩散泵）都是高真空泵，无法在镀膜阶段高效运行，导致抽速降至标称值的1/2~1/5，并且能耗显著增高。

2、扩散泵利用油蒸汽射流抽气，导致油蒸汽污染严重，涡轮分子泵在粗抽阶段，也存在油蒸汽污染，影响镀膜产品质量；

3、涡轮分子泵（或扩散泵）在镀膜阶段的抽速随压强变化而显著变化，影响镀膜工艺的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种等离子体镀膜设备，其可以降低抽气能耗、消除油蒸汽污染、提高镀膜工艺稳定性和镀膜产品质量。

本发明是这样实现的，一种等离子体镀膜设备，包括镀膜室，所述镀膜室分别连接有电弧钛泵、牵引分子泵和粗抽泵，所述牵引分子泵与一前级泵连接，所述镀膜室和牵引分子泵之间设有一第一真空阀，所述牵引分子泵和前级泵之间设有一第二真空阀，所述镀膜室和粗抽泵之间设有一第三真空阀；

所述电弧钛泵包括钛靶以及与所述钛靶连接的阴极弧源基座，所述钛靶设于所述镀膜室之内，所述阴极弧源基座设于所述镀膜室之外，所述阴极弧源基座通过一绝缘垫与所述镀膜室固定连接，所述阴极弧源基座上设有一永久磁铁，所述阴极弧源基座内设有一冷却水槽，所述阴极弧源基座上开设有一与所述冷却水槽连通的进水口和一与所述冷却水槽连通的出水口，所述钛靶和/或阴极弧源基座上开设有至少一与所述镀膜室连通的气孔。

进一步地，所述钛靶和阴极弧源基座连接处的残留空间还设有一弹性导热层。

具体地，所述弹性导热层由金属导热材料制成。

具体地，所述弹性导热层由非金属导热材料制成。

具体地，所述气孔的内径为2~3mm，所述气孔的数量为1~3个。

进一步地，所述镀膜室和电弧钛泵之间设有一第四真空阀。

本发明还提供了一种如前所述的等离子体镀膜设备的抽气工艺，包括如下步骤：

（1）粗抽阶段：由粗抽泵抽气，将镀膜室的压强从大气压抽至50~200 Pa； 

（2）中真空阶段：由牵引分子泵+前级泵抽气，将镀膜室压强由50~200 Pa抽至0.1Pa；

（3）精抽阶段：由电弧钛泵+牵引分子泵+前级泵抽气，镀膜室压强由0.1 Pa抽至10^-2~10^-3Pa，其中，高真空的活性气体由电弧钛泵抽出，高真空的惰性气体以及中真空气体由牵引分子泵和前级泵抽出；

（4）镀膜阶段：由牵引分子泵+前级泵抽气，或者由电弧钛泵+牵引分子泵+前级泵抽气。

具体地，所述步骤（3）中，所述电弧钛泵抽气结束之后，暴露于大气之前，使所述钛靶冷却3~15min。

本发明的等离子体镀膜设备及其抽气工艺，采用并联抽气的电弧钛泵+牵引分子泵+前级泵机组，取代现有技术串联抽气的涡轮分子泵（或扩散泵）+罗茨泵机组，电弧钛泵用于快速抽除高真空的活性气体，牵引分子泵+前级泵用于快速抽除中真空气体以及高真空的惰性气体，本发明具有如下显著优点：

（1）电弧钛泵和牵引分子泵都是低能耗泵，加上电弧钛泵主要在精抽阶段运行，运行时间不到整个抽气时间的1/3，牵引分子泵在镀膜阶段的抽速约为传统真空泵的2~5倍，本发明节能达70~90%；

（2）牵引分子泵在镀膜阶段的抽速不会随压强变化而显著变化，镀膜工艺稳定性和镀膜产品质量显著提高；

（3）电弧钛泵和牵引分子泵都是无油蒸汽污染的清洁真空泵，消除了传统等离子体镀膜设备的油蒸汽污染，进一步保证了镀膜产品质量。

（4）本发明的电弧钛泵与镀膜室直接连通，省却了电弧钛泵与镀膜室之间的真空阀，简化了真空系统的结构，降低了真空系统的成本。

（5）粗抽泵仅在粗抽阶段运行，运行时间不到1/10，而传统抽气工艺的粗抽泵需一直运行，因此显著节省了粗抽阶段的能耗，而且一套粗抽泵还能供3~10台等离子体镀膜设备共用，节省了设备和资金，减少了占地空间。

附图说明