[发明专利]改善磁控溅射气场均匀性装置及其操作方法

说明书

技术领域

本发明属于玻璃镀膜工艺领域，尤其是涉及一种改善磁控溅射气场均匀性装置及其操作方法。

背景技术

上世纪90年代至今，磁控溅射技术的应用日趋广泛，在工业化生产和科学研究领域发挥巨大作用。磁控溅射技术作为一种十分有效的薄膜沉积方法，被普遍和成功的应用在许多方面，特别是光学薄膜、微电子、材料表面处理领域中，用于薄膜沉积和表面覆盖层制备。

在玻璃加工领域中，使用磁控溅射装置对玻璃表面进行镀膜的方法占据着重要的地位，磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜，而且容易实现多层膜的镀制。磁控溅射生成的薄膜厚度的均匀性是成膜性质的一项重要指标，在溅射镀膜中，由于靶内磁场分布，溅射气体分部以及溅射源特有的性质等原因，使得所镀膜层厚度不能理想的均匀分布。特别是随着所镀膜层数的逐渐增加，每层膜镀制的不均匀性被逐级放大，最终镀完的膜层表面会由于厚度不均匀而导致其外观色彩不均匀，既影响美观又影响所镀膜层的性能，因此有必要对磁控溅射的镀膜均匀性加以控制。

磁控溅射中的三个要素是磁场、电场、气体场（即气场），已知磁场的状况是由磁钢的状态决定的，而磁钢是由永磁铁构成的。

一般情况下，永磁的磁场强度会随着时间的推移、工作的磨损等因素会出现退减。在此情况下，要调节磁场的均匀性比较困难，常常出现磁铁位置到达顶点后还没有达到要求。

一般情况下默认电场的状态比较均匀，因为在同一个极板发出电场线是均匀的。除非出现电极板某一部位电阻出现明显的变化时，才可能出现不均匀。但是极板的是同一材料制成的，所以电阻基本相同，只要极板没有出现破裂是不会出现此现象的。

气体场的是由气体在一个空间内存在的多少决定的，在稳态下，一个密闭空间内的气体分子是均匀存在空间的每个角落。但是磁控溅射的腔体内不是稳定状态，因为分子泵在不断的抽气、而主气和辅气不断供气导致整个空间处于一个动态的平衡状态。在动态的状态中气体分子不是均匀的分布，因为不均匀的气体分布会导致磁控溅射成膜不均匀。

在磁场和电场都不方便调节的情况下，调节气体场是最好的选择。

专利号CN201120282981.5的中国专利公开了一种可改善磁控溅射镀膜均匀性的镀膜装置，其方法是镀膜腔体内安装一组可调节长度的挡板，通过在大气下控制开口大小来控制均匀程度。

专利申请号200910167703.2一种改善磁控溅射膜厚均匀性的方法中提到使用一种特质单板，来提高成膜的均匀性的装置。上述两个专利有相同的局限性，主要有以下几点：

一、调节目的性差，需要多次操作经验才能完成。

二、调节针对性不强，不能针对某个腔体时时调节。

三、调节精度差，没有定量调节装置，所以其实用性不强。

四、操作性能不好，该技术只能在大气环境下操作，严重影响正常工业化生产。

五、调节装置在溅射腔体内易被积渣覆盖，长时间工作后会出现卡死现象。

上述缺陷使得现有技术不能大范围的使用，因此亟需一种能克服上述不足的技术。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种改善磁控溅射气场均匀性装置及其操作方法，尤其是能够简单高效地控制所镀膜层的均匀性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种改善磁控溅射气场均匀性装置及其操作方法，在磁控溅射腔体内设置有主气进气管、辅气进气管组，所述辅气进气管组包括相互平行设置的第一辅气进气管和第二辅气进气管，所述第一辅气进气管和第二辅气进气管上分别具有若干个出气段，第一辅气进气管上的每个出气段通过一根输气管路连接到第一均化器上，第二辅气进气管上的每个出气段通过一根输气管路连接到第二均化器上，所述第一均化器和第二均化器分别连接储气装置。

进一步的，所述第一辅气进气管上的若干出气段连成一串且彼此之间封闭，所述第二辅气进气管上的若干出气段连成一串且彼此之间封闭，两串出气段之间为错列式排布。

进一步的，每个所述出气段上沿轴线方向上均匀排列有若干个出气孔。

进一步的，每根所述输气管路上具有气体流量阀和气体流量计；第一均化器和储气装置之间、第二均化器和储气装置之间均具有气体流量阀和气体流量计。

进一步的，所述第一辅气进气管上具有五个出气段，位于所述第一辅气进气管中间位置的出气段最长，位于中间位置的出气段的两边出气段数量相等且大小相同；第二辅气进气管的结构与第一辅气进气管的结构相同，第二辅气进气管中部的出气段长于所述第一辅气进气管中部的出气段。