一种磁控溅射系统及方法

技术领域

本发明属于磁控溅射领域，具体是涉及到一种磁控溅射系统及方法。

背景技术

多层镀膜在许多应用中具有广泛的应用，例如光学薄膜、电子器件、传感器等领域。多层镀膜的优点包括可以调控材料的光学、电学、磁学等性质，从而实现不同的功能和性能要求。

如图1所示，在现有技术中，基材多层镀膜的磁控溅射方案一种是直接在真空腔室内安装多组溅射靶材进行溅射镀膜。然而该方式在不同溅射靶材单元之间的气压气氛相互影响，会导致溅射过程中的杂质、气体反应等问题，从而降低镀膜质量，影响产品性能。针对该问题，如果需要得到更好的镀膜质量，现在另一种磁控溅射方案是将基材依次装入多个相互独立的磁控溅射装置内进行镀膜，但是该方式设备成本高，工序复杂，即费钱又费时。

因此，需要一种改进的基材多层镀膜的磁控溅射系统，能够解决现有技术中的问题，实现多组溅射靶材单元之间的彼此独立镀膜，提高镀膜质量和生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在结构简单可靠基础上能够保证多个镀膜单元相互独立的磁控溅射系统及方法。

本发明提供一种磁控溅射系统，包括真空腔室、物料输送装置和至少两个镀膜单元；

所述镀膜单元包括镀膜腔室和设置在镀膜腔室内的镀膜机构，所述镀膜腔室两侧分别设置有基材进料口和基材出料口，至少两个镀膜单元依次设置在真空腔室内，且相邻镀膜单元的基材进料口和基材出料口对应设置；

所述物料输送装置用于输送基材经过至少两个镀膜单元；

所述真空腔室连接有抽真空装置，每个镀膜腔室均单独连接有充工艺气体装置。

更近一步地，所述基材进料口和基材出料口的尺寸大于基材的尺寸。

更近一步地，所述镀膜腔室上设置有过气孔。

更近一步地，所述镀膜机构包括靶材和磁控装置。

更近一步地，所述充工艺气体装置包括相互连接的充气机构和充气管，所述充气机构设置在真空腔室外，所述充气管穿过真空腔室与镀膜腔室的腔内连接。

更近一步地，所述抽真空装置沿真空腔室长度方向等距设置有多个，且多个抽真空装置与镀膜单元一一对应。

更近一步地，所述物料输送装置为设置在镀膜腔室内和/或两个镀膜腔室之间的输送辊，且所述输送辊上端面位于所述基材进料口和基材出料口的上端面和下端面之间。

更近一步地，所述真空腔室位于镀膜腔室外设置有加热器和/或冷阱。

本发明还提供一种磁控溅射方法，使用磁控溅射系统，包括如下步骤：

S1，开启抽真空装置对真空腔室和镀膜腔室进行抽真空；

S2，根据每个镀膜单元的工艺要求，充工艺气体装置向对应的镀膜单元通入设定的气体成分和/或气体流量；

S3，物料输送装置输送基材经过至少两个镀膜单元，在基材进入第n个镀膜单元时，第n个镀膜单元中镀膜机构处于工作状态。

本发明的有益效果是：

第一、抽真空装置可以对真空腔室和镀膜腔室同时进行抽真空，提高基材镀膜和输送环境的真空度，可防止氧气、水蒸气和其他气体对基材薄膜制备过程的干扰，保证镀膜效果；

第二、每个镀膜腔室单独连接有充工艺气体装置，充工艺气体装置根据该工序的工艺要求提供合适的气氛，即充工艺气体装置对工艺存在差异的不同镀膜单元充入与其适配的气体成份和流量，使每个镀膜腔室内具有合适的气氛，提高基材每次镀膜的质量；

第三、由于抽真空装置是抽气，而充工艺气体装置是充气，因此，不同的充工艺气体装置对应不同的气体成分不会进入其他镀膜腔室内，最终通过一个抽真空装置即可保证每个镀膜单元的镀膜环境，又可以使每个镀膜单元具有合适的气氛且不会相互干扰，可以极大的提高基材的多层镀膜效果；

第四、抽真空装置抽气，充工艺气体装置充气的方式，需要镀膜腔室和抽真空装置连通，因此每个镀膜单元的密封性要求低，降低镀膜腔室的要求和成本，仅需保证真空腔室的密封性即可，使得系统结构简单，成本低。

附图说明

附图1为现有技术中其中一种磁控溅射系统的结构示意图；

附图2为本发明的结构示意图。

在图中，1-真空腔室；2-镀膜单元；21-镀膜腔室；211-基材进料口；212-基材出料口；22-镀膜机构：3-物料输送装置；4-抽真空装置；5-充气管；6-基材。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如附图2所示，本发明提供一种磁控溅射系统，包括真空腔室1、物料输送装置3和至少两个镀膜单元2；

所述镀膜单元2包括镀膜腔室21和设置在镀膜腔室21内的镀膜机构22，所述镀膜腔室21两侧分别设置有基材进料口211和基材出料口212，至少两个镀膜单元2依次设置在真空腔室1内，且相邻镀膜单元2的基材进料口211和基材出料口212对应设置；

所述物料输送装置3用于输送基材6经过至少两个镀膜单元2；

所述真空腔室1连接有抽真空装置4，每个镀膜腔室21均单独连接有充工艺气体装置。

本发明所提供的磁控溅射系统，适用于需要对基材6进行多层镀膜的应用场景，通过在真空腔室1内针对每一个镀膜机构22单独设置一个镀膜腔室21，且真空腔室1连接抽真空装置4，每个镀膜腔室21均单独连接充工艺气体装置，实现如下效果：

第一、抽真空装置4可以对真空腔室1和镀膜腔室21同时进行抽真空，提高基材镀膜和输送环境的真空度，可防止氧气、水蒸气和其他气体对基材薄膜制备过程的干扰，保证镀膜效果；

第二、每个镀膜腔室21单独连接有充工艺气体装置，充工艺气体装置根据该工序的工艺要求提供合适的气氛，即充工艺气体装置对工艺存在差异的不同镀膜单元2充入与其适配的气体成份和流量，使每个镀膜腔室21内具有合适的气氛，提高基材6每次镀膜的质量；

第三、由于抽真空装置4是抽气，而充工艺气体装置是充气，因此，不同的充工艺气体装置对应不同的气体成分不会进入其他镀膜腔室21内，最终通过一个抽真空装置4即可保证每个镀膜单元2的镀膜环境，又可以使每个镀膜单元2具有合适的气氛且不会相互干扰，可以极大的提高基材6的多层镀膜效果；

第四、抽真空装置4抽气，充工艺气体装置充气的方式，需要镀膜腔室21和抽真空装置4连通，因此每个镀膜单元2的密封性要求低，降低镀膜腔室21的要求和成本，仅需保证真空腔室1的密封性即可，使得系统结构简单，成本低。

在其中一个实施例中，所述基材进料口211和基材出料口212的尺寸大于基材6的尺寸，本实施例中，既可以保证基材6可以顺利进出镀膜腔室21，降低基材6与镀膜腔室21的接触，又可以使镀膜腔室21直接通过基材进料口211和基材出料口212与真空腔室1连接，供抽真空装置4对镀膜腔室21进行抽真空，以及充工艺气体装置充入镀膜腔室21内的工艺气体溢出到真空腔室1，并由抽真空装置4排出真空腔室1，本实施例中，镀膜腔室21无需另外设置泄压装置，可以简化真空腔室1的结构。

在另一个实施例中，所述镀膜腔室21上设置有过气孔，本实施例中，真空腔室1和镀膜腔室21通过过气孔连通，过气孔供抽真空装置4对镀膜腔室21进行抽真空，以及充工艺气体装置充入镀膜腔室21内的工艺气体溢出到真空腔室1，并由抽真空装置4排出真空腔室1。

在其中一个实施例中，所述镀膜机构22包括靶材和磁控装置，其中每个镀膜机构22的靶材的数目和种类依据工艺需求决定，一般原则是制备工艺相同的靶材按照一支或是一对的原则安装在镀膜腔室21内；且工艺存在差异的靶材安装在不同的镀膜腔室21内。

在其中一个实施例中，所述充工艺气体装置包括相互连接的充气机构和充气管5，所述充气机构设置在真空腔室1外，所述充气管5穿过真空腔室1与镀膜腔室21的腔内连接，以以进行合理的结构布局。

在其中一个实施例中，所述抽真空装置4沿真空腔室1长度方向等距设置有多个，且多个抽真空装置4与镀膜单元2一一对应，可以具有更好的隔离作用，可以提高真空腔室1的真空度，为真空腔室1和镀膜腔室21提供符合要求的真空环境。

在其中一个实施例中，所述物料输送装置3为设置在镀膜腔室21内和/或两个镀膜腔室21之间的输送辊，且所述输送辊上端面位于所述基材进料口211和基材出料口212的上端面和下端面之间，输送辊结构简单可靠，输送基材6过程中可以保持水平度和稳定性。

在其中一个实施例中，所述真空腔室1位于镀膜腔室21外设置有加热器和/或冷阱，其中每个镀膜腔室21内均可以设置一个加热器，可以单独控制镀膜单元1的镀膜温度。

本发明还提供一种磁控溅射方法，使用上述磁控溅射系统，包括如下步骤：

S1，开启抽真空装置4对真空腔室1和镀膜腔室21进行抽真空；

S2，根据每个镀膜单元2的工艺要求，充工艺气体装置向对应的镀膜单元2通入设定的气体成分和/或气体流量；如需要特定的稳定的温度，还可以开启加热器进行温度控制，进一步提高镀膜效果；

S3，物料输送装置3输送基材6经过至少两个镀膜单元2，在基材6进入第n个镀膜单元2时，第n个镀膜单元2中镀膜机构22处于工作状态，其中，多个镀膜单元2可以持续保持工作状态，也可以在基材6进入前开启。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。