专利名称:一种互套双仓真空镀膜系统及其应用方法
技术领域：
本发明涉及一种真空镀膜系统，特别是一种适用于大批量工件的真空镀膜系统。同时本发明还涉及一种节拍式连续镀膜方法。
背景技术：
大批量的真空镀膜应用越来越普遍，为了提高生产效率，镀膜系统已经出现了许多连续方式的生产设备，但目前这种设备多适用于平板型工件或带状工件；在一些实例中，为增加镀膜厚度，使镀膜工件经过重复循环镀膜。目前现有技术中大量工件的镀膜大都采用了单机工作模式和单个镀膜仓体，其工艺流程是装入工件后关闭镀膜仓体并排气至高真空，再充入工作气体进行镀膜；镀膜完成后，向仓内充气至一个大气压后再开门取出工件，如此循环；该工艺流程存在的明显缺陷是在镀膜仓内从大气至高真空的不断循环带来沉重的排气负担，费时、费力和动力消耗大等问题带来了高成本和低工效，而且充入大气时带来污染及靶材的氧化等问题，还会使工件膜层质量下降，明显不适应要求高的大批量镀膜生产需要。
发明内容本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术缺陷，提供一种可省时、省力、减少动力消耗和大气对镀膜仓和靶材污染的镀膜装置，提供一种可使镀膜仓保持一定真空度的节拍式连续工作的真空镀膜系统。本发明的再一个目的在于提供一种节拍式连续镀膜方法。
本发明提供一种真空镀膜系统，采用双仓互套结构，一仓为镀膜仓，另一仓为过渡仓(镀膜仓为内仓，过渡仓为外仓)，两仓互套布置，在该两仓隔壁上设置有真空阀锁，开启该阀锁实现镀膜仓和过渡仓的连通，使工件在真空条件下进行在该两仓之间的换位，关闭该阀锁两仓隔离，此时过渡仓的充气不影响镀膜仓的工作。
所述镀膜仓内设有真空排气装置，及溅射、电弧或蒸发等全部或部分方式的镀膜装置。
过渡仓内设置至少两个工件架的工位，并连接一大排量低真空排气装置，另可优选设有加热系统，可对待镀膜工件进行预先出气和预热等前处理；另外，在真空镀膜系统中还包括工件架系统，所述工件架系统设有传动装置，如转杆及其连接系统，可以方便地进行运动和一维弯曲，并且在所述工件架上可装有一定柔性的板状工件，或者装一定厚度和宽度尺寸(因仓体大小而异)的刚性散装工件。工件架上的转杆和刚性散装工件可灵活地进行二维转动。在镀膜仓内，装有工件的工件架可以进行超过一周的运动和多周次循环镀膜，从而可以在一个炉次内，达到镀较厚膜层的要求。
所述镀膜仓或过渡仓的截面形状优选是环形，类似环形，圆形或类似圆形，所说的两仓最好为同轴。所述真空阀锁可以是大型闸板阀门或翻板阀门(简称闸门)。
在过渡仓内设置至少两个工件架的工位，以便待镀膜工件与已镀膜产品的进、出切换，和在多工位条件下减少充大气和低真空排气次数。
本发明同时提供了一种节拍式连续镀膜方法，采用上述互套双仓真空镀膜系统，一套装有待镀膜工件的工件架首先进入过渡仓，完成出气和预热等前处理，然后这一套工件架在真空状态进入镀膜仓，利用闸门自动关闭该仓，对镀膜仓进行真空排气和镀膜；同时，过渡仓充气至常压，新的待镀膜工件进入过渡仓，并关闭外仓门抽低真空；第一套工件镀膜完成后，对镀膜仓充入惰性气体至低真空，可优选采用镀膜仓内气压略高于过渡仓排气所达到的低气压；再开启真空阀锁(闸门)，使镀膜产品通过该阀锁进入过渡仓，然后将等待在过渡仓内的待镀膜工件在低真空状态送进镀膜仓，并关闭真空阀锁，在镀膜仓内重复上述高真空排气和镀膜流程；在镀膜仓进行真空排气和镀膜的同时，过渡仓充气至常压，镀膜产品下线，然后新的一套待镀膜工件进入过渡仓，关闭外仓门抽低真空而上线，再与镀膜仓内完成镀膜的产品通过打开的闸门进行切换，并继续完成上述全过程。如此循环，完成拍节式连续镀膜过程。
利用本发明的上述装置，可以实现镀膜过程与工件的进(装炉)及出(出炉)等辅助过程相分离，即通过过渡仓，可在镀膜仓进行高真空排气和镀膜期间，脱离镀膜仓，轮流完成工件从待镀膜工件平台到进镀膜仓前的转移或者从出镀膜仓后到镀膜成品平台的转移，并完成启动镀膜仓真空排气之前所必须的低真空排气和预热，以及从出镀膜仓后到镀膜成品平台转移所必要的充气。
由于采用上述的技术方案，本发明具有以下的有益效果适于大批量镀膜生产；避免镀膜仓从大气压至高真空不断循环带来的排气负担和大气对镀膜仓与靶材的污染，提高生产效率，降低成本；可以用连续方式镀制较厚的膜层；同时，这种互套双仓真空镀膜系统具有结构简单、强度高、成本低和占用空间小等明显优势。
图1是本发明的互套双仓真空镀膜系统的结构I示意图；图2是本发明的互套双仓真空镀膜系统的结构II示意图。
其中，1-装卡有待镀膜工件的工件架，2-过渡仓，3-镀膜仓，4-过渡仓的门，5-镀膜仓的闸门，6-过渡仓真空排气装置，7-镀膜仓真空排气装置，8-过渡仓内工位(8A-待镀膜工件工位，8B-镀膜产品工位)，9-镀膜仓内工件镀膜工位，10-发射源。
具体实施方式下面结合附图以不锈钢薄板沉积TiN薄膜为例，对本发明的镀膜系统及其使用方法作进一步的说明。
本发明提供一种互套双仓真空镀膜系统，其结构分别如图1和图2所示包括有内仓及外仓两部分，内仓为镀膜仓3，设有镀膜仓真空排气装置7，仓内设有溅射、电弧及蒸发(电子束/热丝等)等镀膜装置系统，其中10为发射源；外仓为过渡仓2，设有前开门4和可设加热系统，并连接一大排量低真空排气装置6，可对待镀膜工件进行预先出气和预热等前处理；在内、外仓隔壁上设有高真空阀锁-闸门5，开启闸门两仓连通，可以在真空条件下在该两仓之间进行工件换位；关闭闸门两仓隔离，此时过渡仓充气不影响镀膜仓的正常工作。
使在真空条件下在该两仓之间可以进行工件换位。所述真空镀膜系统内还包括装有待镀膜工件的工件架1，工件架1设有转杆及其连接系统，可以方便地运动和进行一维弯曲，并且在所述工件架上可安装有一定柔性的板状工件，或者安装刚性散装工件。工件架的转杆系统和刚性散装工件可灵活地进行二维转动。在镀膜仓内优先采用定向发射的可旋转的条状电弧和磁控溅射源。
图1所示为一种镀膜系统，其镀膜仓3的截面为类似环形，在其内壁以内留有一敞开的空间，可将真空排气装置等置于该空间内。图2所示为另一种镀膜系统，镀膜仓未设置内壁。
本发明所提供的镀膜过程为将装有待镀膜工件的一套工件架1首先送入过渡仓2内的工位8A(过渡仓内工位8包括至少两个具体工位8A和8B)，关闭过渡仓的门4，利用低真空排气装置6，将过渡仓2连同镀膜仓3一起排气至低真空0.1Pa～60Pa范围内，可预热至所需要的工件温度；然后在此低真空状态将工位8A上的工件架1送入镀膜仓3内的工位9，关闭闸门5，启动镀膜仓3的真空排气装置7，装有工件的工件架1在镀膜仓3中可以行进一周以上和可以完成多周次循环镀膜，从而可以在一个炉次内，达到镀较厚膜层的要求；同时，过渡仓2充气至常压，新的待镀膜工件1进入过渡仓的工位8A，并关闭外仓门和抽低真空；当第一套工件镀膜完成后，向镀膜仓3内充入惰性气体至低真空1Pa～100Pa，优选使镀膜仓3内气压略高于过渡仓2排气所达到的低气压；再开启闸门5，并使镀膜产品通过该闸门进入过渡仓2内工位8B，然后将工位8A上的待镀膜工件架1在低真空状态由过渡仓2进入镀膜仓3，并关闭闸门5，再重复上述镀膜仓真空排气和镀膜流程。在镀膜仓3进行高真空排气和镀膜的同时，过渡仓2充气至常压，并使工位8B上的镀膜产品下线，然后将新的待镀膜工件架1进入过渡仓2内的工位8A，关闭过渡仓2的门4并抽低真空而上线，和完成上述全过程。如此循环，可以使镀膜仓能始终不暴露大气并完成拍节式地连续镀膜过程，进行大批量镀膜生产。
上述镀膜过程中工件切换和镀膜等各种过程，可以采用PLC或IPC全自动控制。
利用本发明的上述装置，可以用过渡仓使镀膜仓的高真空排气及镀膜这两个主要过程与工件的进、出以及镀膜前处理等辅助过程相分离，省去了传统的镀膜仓内全部工件在进、出期间内低真空与大气之间的排气过程、充气过程及其所带来的大气对镀膜仓和靶材的污染，从而可以大幅度地增加镀膜仓进行镀膜工作时间，并保证镀膜仓内始终处于洁净真空状态；同时，在镀膜仓内工件可以行进一周以上，进行多次循环镀膜，一个炉次就能得到较厚的膜层；当镀膜仓始终在真空状态工作期间，过渡仓工作于低真空至常压，轮流完成工件从待镀膜工件平台到镀膜仓和从镀膜仓到镀膜成品平台转移期间内低真空(0.1Pa-100Pa)与大气之间的排气和充气过程，以及镀膜前预热。
由于采用上述的技术方案，本发明具有以下的有益效果避免了传统的镀膜仓在大气压-低真空-高真空的不断循环带来的排气负担和大气对镀膜仓与靶材的污染，提高生产效率，降低成本，适于大批量镀膜生产；同时，可用多周连续镀膜在一个炉次内得到较厚的膜层；而且，这种互套双仓真空镀膜系统结构具有结构简单、强度高、成本低和占用空间小等明显优势。
最后应说明的是以上实施例只是用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求
范围中。
权利要求
1.一种真空镀膜系统，其特征在于(1)镀膜系统的空间布局为双仓互套结构，一仓为镀膜仓，另一仓为过渡仓；在该两仓隔壁上设置有真空阀锁，开启该阀锁实现镀膜仓和过渡仓的连通，使工件在真空条件下进行在该两仓之间的换位，关闭该阀锁两仓隔离，此时过渡仓的充气不影响镀膜仓的工作；(2)所述镀膜仓设有真空排气装置及镀膜装置；(3)在所述过渡仓内设置至少两个工件架的工位，并连接一真空排气装置；(4)在所述真空镀膜系统中包括工件架系统，所述工件架系统设有传动装置，可以方便地进行运动和一维弯曲，并且在所述工件架上可固定一定柔性的板状工件，或者装卡刚性散装工件进行运动和镀膜，工件架上的转杆和刚性散装工件在运动的同时可选择进行二维转动。
2.根据权利要求
1所述的真空镀膜系统，其特征在于所述镀膜仓或过渡仓的截面为环形，类似环形，圆形或类似圆形。
3.根据权利要求
1所述的真空镀膜系统，其特征在于在镀膜仓内，装有工件的工件架可以进行超过一周的运动和多周次循环镀膜，从而可以在一个炉次内，达到镀较厚膜层的要求。
4.根据权利要求
1所述的真空镀膜系统，其特征在于在镀膜仓内包括在工件架运动轨迹的一侧单面布置的条状或点状发射源，或在工件架运动轨迹的两侧双面布置的条状发射源；所述发射源可以发射多种单质或复合源材料，不同部位的发射源可以配备同一种或不同种源材料。
5.根据权利要求
4所述的真空镀膜系统，其特征在于发射源为定向发射的可旋转的条状电弧和磁控溅射源。
6.一种节拍式连续镀膜方法，其特征在于采用权利要求
1-5中任一项权利要求
所述的真空镀膜系统。
7.根据权利要求
6所述的节拍式连续镀膜方法，其特征在于其镀膜过程为一套装有待镀膜工件的工件架首先进入过渡仓，完成前处理，然后这一套工件架在真空状态进入镀膜仓，利用真空阀锁自动关闭该仓，进行真空排气和镀膜；同时，过渡仓充气至常压，新的待镀膜工件进入过渡仓的待镀膜工件工位，并关闭过渡仓的门并抽低真空；当第一套工件镀膜完成后，对镀膜仓充入惰性气体至低真空；再开启真空阀锁，使镀膜产品通过该阀锁进入过渡仓的镀膜产品工位，然后将等待在过渡仓内的待镀膜工件工位上的工件在低真空状态送进镀膜仓，并关闭真空阀锁，在镀膜仓内重复上述真空排气和镀膜流程；在镀膜仓进行真空排气和镀膜的同时，过渡仓充气至常压，镀膜产品下线，然后新的待镀膜工件进入过渡仓，关闭过渡仓的门并抽低真空而上线，并继续完成上述全过程，如此循环，完成拍节式连续镀膜过程。
8.根据权利要求
7所述的节拍式连续镀膜方法，其特征在于所说的当第一套工件镀膜完成后，对镀膜仓充入惰性气体至低真空，其中镀膜仓内气压略高于过渡仓排气所达到的低气压。
9.根据权利要求
7所述的节拍式连续镀膜方法，其特征在于各个操作过程采用PLC或IPC全自动控制。
专利摘要
本发明公开了一种真空镀膜系统，其空间布局采用互套双仓结构，其中一个镀膜仓和一个过渡仓，通过设置在两仓隔壁上的高真空阀锁，开启闸门两仓连通，可以在真空条件下在该两仓之间进行工件换位；关闭闸门两仓隔离，此时过渡仓充气不影响镀膜仓的正常工作。这种互套双仓真空镀膜系统具有结构简单、强度高、成本低和占用空间小等明显优势。同时本发明还公开了一种采用上述装置进行节拍式连续镀膜的方法，通过上述装置实现大批量镀膜生产，可以提高生产效率，降低成本。
文档编号C23C14/54GK1990900SQ200510135230
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月27日
发明者刘阳 申请人:北京实力源科技开发有限责任公司, 刘阳导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan