[发明专利]一种磁控溅射机制备渐变颜色膜的方法

权利要求书

1.一种磁控溅射机制备渐变颜色膜的方法，其特征在于包括有以下步骤：S1，光学膜系设计，通过光学膜系设计软件建立模拟的光学薄膜结构；S2，遮挡板的设计，所述遮挡板设置在靶材与工件之间，根据软件模拟的光学薄膜结构的厚度变化来设计遮挡板的形状；S3，真空镀膜，通过磁控溅射机溅射靶材在工件上形成光学薄膜结构；S4，颜色及光学性能检验，对真空镀膜后的产品进行颜色LAB值及可见光反射率曲线、可见光透过率曲线检测，测试结果合格，则可以进行量产准备；测试结果不合格，则返回步骤S1中；步骤S1包括有以下步骤：S11，基础膜系设计，根据工件的渐变颜色及饱和度的需求，进行工件某一端点位置的基础膜系设计，并得到该位置所需的光学薄膜结构的各膜层的厚度值；S12，渐变区域不同位置膜系设计，根据工件的渐变颜色及饱和度的需求，推算不同渐变区域的光学薄膜结构的各膜层的厚度值，不同渐变区域之间设置有间距，通过推算方法得到整个工件的渐变膜系设计反射率或透过率光谱图；步骤S2包括有以下步骤：S21，遮挡靶材的确认，根据步骤S1中的光学膜系设计的结果，确认哪些膜层的厚度在渐变区域是变化的，则在此膜层的靶材与工件之间，沿着溅射靶材的竖直方向设置一组遮挡板，如果哪些膜层在整个渐变区域膜层厚度保持不变，则该膜层不需要设置相应的遮挡板；遮挡板设置在1种或者1种以上的靶材与工件之间；S22，遮挡板形状的确认与调整，首先通过磁控溅射机自带的膜层厚度与遮挡板长度的关系曲线，固定各膜层内厚度最大的膜层位置的遮挡板长度，然后通过步骤S1中的光学膜系设计的结果，计算出其中厚度最小的膜层位置的厚度，与其中厚度最大的膜层位置的厚度比较，计算两位置的膜层厚度差，通过磁控溅射设备自带的膜层厚度与遮挡板长度的关系曲线，找出膜层厚度最小处的遮挡长度，沿着遮挡板最长与最短的连线做递增或递减变化，或者维持不变；

其中，步骤S2中，设计遮挡板的形状的同时确定好遮挡板与靶材和工件之间的距离，根据步骤S1中的光学膜系设计的各膜层厚度的设计结果，确定遮挡板与靶材以及工件之间的距离；

其中，磁控溅射机制成的光学薄膜结构建立在工件上，所述光学薄膜结构包括有打底层、高折射率薄膜层、低折射率薄膜层、高消光系数薄膜层、保护层，所述打底层设置在工件上，所述高折射率薄膜层、低折射率薄膜层依次设置在所述打底层上，所述高消光系数薄膜层设置在所述低折射率薄膜层上，所述保护层设置在高消光系数薄膜层上；步骤S3中，所述磁控溅射机通过溅射靶材分别在工件上制成打底层、高折射率薄膜层、低折射率薄膜层、高消光系数薄膜层、保护层；

其中，所述打底层为铬、镍、硅、氧化硅、氧化铝中的一种或多种；所述打底层厚度为0.1-50nm；所述高折射率膜层为氧化钛、氧化铌、氧化锆、氧化铬、氮化硅、氧化钽中的一种或多种，所述高折射率膜层的厚度变化通过遮挡板的形状以及遮挡板与靶材和工件之间的距离控制；所述低折射率膜层为氧化硅、氧化铝中的一种，所述低折射率膜层的厚度变化通过遮挡板的形状以及遮挡板与靶材和工件之间的距离控制；所述高消光系数膜层为铟、铬、硅、碳化铬中的一种或多种，高消光系数膜层厚度为0.01-100nm；所述高消光系数膜层的厚度变化通过遮挡板的形状以及遮挡板与磁控溅射靶材和工件之间的距离控制；所述保护层为氧化硅、氧化铝、氧化铌、氧化钛中的一种或多种，保护层厚度为10-100nm；所述高折射率膜层和低折射率膜层可重复堆叠为复数层，构成(HL)^n膜系结构，H代表高折射率膜层，L代表低折射率膜层，n为重复次数，n的取值范围为1-10；所述工件的材质为玻璃、蓝宝石、塑料、不锈钢中的一种；

步骤S3中，包括有以下步骤：S31，工件清洗后固定在工件架上；S32，抽真空，将磁控溅射机的机腔内抽真空至9.0×10^-3-1.0×10^-3Pa；S33，离子源清洗，在所述真空条件下对工件进行离子源清洗，所使用的离子源为阳极层离子源；

S34，镀制打底层，通入磁控溅射机腔体溅射气体流量为100-800sccm，打底层为氧化硅或者氧化铝时，还需通入反应气体流量为200-1000sccm，溅射靶材功率为5-30kW；镀制达到步骤S1中设计的打底层厚度后，停止镀膜；S35，交替镀制n个高折射率层与n个低折射率层；首先镀制高折射率层，通入磁控溅射机腔体溅射气体流量为100-800sccm，反应气体流量为200-1000sccm，溅射靶材功率为5-30kW；镀制达到步骤1中设计的高折射率层厚度后，停止镀膜，然后镀制低折射率层，通入磁控溅射机腔体溅射气体流量为100-800sccm，反应气体流量为200-1000sccm，溅射靶材功率为5-30kW；镀制达到步骤S1中设计的低折射率层厚度后，停止镀膜；继续镀制下一个高折射率层，镀制方式与上一个高折射率层的相同；镀制完成后，继续镀制下一个低折射率层，镀制方式与上一个低折射率层的相同；以此类推，直至镀制完成n个高折射率层与n个低折射率层，停止镀膜；S36，镀制高消光系数层；通入磁控溅射机腔体溅射气体流量为100-800sccm，反应气体流量为200-1000sccm，溅射靶材功率为5-30kW；镀制达到步骤S1中设计的高消光系数层厚度后，停止镀膜；S37镀制保护层；通入磁控溅射机腔体溅射气体流量为100-800sccm，反应气体流量为200-1000sccm，溅射靶材功率为5-30kW；镀制达到步骤S1中设计的保护层厚度后，停止镀膜；S38，所有膜层镀制完成后，使磁控溅射机的机腔内放气破真空，并取出镀膜完成的工件。