[发明专利]双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法

说明书

本发明提供一种双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法，具有第一镀膜室、第二镀膜室、室外装卸工位以及集热管小车，所述第一镀膜室的真空腔体内设有若干根直流磁控溅射靶，所述第二镀膜室设有数根直流磁控溅射靶与数根中频磁控溅射靶；通过在第一镀膜室完成红外反射涂层镀膜工艺，在第二镀膜室完成选择性吸收涂层镀膜工艺，周而复始地高效完成镀膜工作；在工作过程中，第二镀膜室始终保持真空，而第一镀膜室在破真空时使用干燥空气来填充，有效避免了湿空气、污染物影响镀膜质量。

技术领域

本发明涉及一种磁控溅射镀膜方法，特别是一种适用于全玻璃真空太阳能集热管选择性吸收涂层连续式镀膜的方法，属于真空镀膜技术领域。

背景技术

磁控溅射镀膜机是制备全玻璃真空太阳集热管选择性吸收涂层的关键核心技术，直接影响了全玻璃真空太阳能集热管的吸收比和发射比，进而影响整支集热管，甚至太阳能热利用系统的效率和稳定性。

随着太阳能热利用技术的发展与成熟，单靶单室磁控溅射镀膜机已经成熟，其技术改进的空间已经特别小。由于采用单一镀膜室结构，导致太阳能选择性吸收涂层工艺中主要存在以下问题：

1、镀膜室采用单一靶材时，选择性吸收涂层的工艺稳定性不足，特别是采用常规铝靶和氮气做铝氮铝选择性吸收涂层时，受限于氮化铝的折射率和常规直流磁控溅射镀膜电源的限制，吸收涂层的吸收比一般仅为0.86-0.90之间，发射比在0.08左右。为解决单靶问题，逐渐提出了单室三靶镀膜工艺。即铜-铝-不锈钢/氮气工艺。使选择性吸收涂层的工艺性能得到较好的提高。常规工艺可以达到吸收比0.90左右，发射比可以达到0.06。

但单机单室镀膜时，每次工艺结束均需要将镀膜室暴露大气，这样大气中的水蒸气不断的进入到真空室内，吸附到真空室壁上，随着真空室壁涂层厚度增加，吸附的水蒸气也越来越多，这将导致系统的抽速不断下降，不但影响生产效率，同时也影响生产工艺。

规模化生产时，需要大量的单机设备才能满足生产的需求。而过多的设备很难保证产品质量的一致性。在保证产品质量一致性的前提下必然损失产品的性能，这违反了产品规模化生产的目的。

过多的设备还增加了产品在生产链上传输的复杂性，增加了集热管外观划伤的比率，降低产品质量，同时也大幅度增加了设备的维护难度，已不符合目前全玻璃真空太阳集热管规模化生产模式。

2随着单室多靶工艺的成熟，以及对选择性吸收涂层技术指标的进一步要求，已解决单室镀膜机存在的问题，提出了多真空室连续镀膜设备。如中国专利200610083743.4为代表的多真空室连续镀膜设备，采用三个以上的真空室连成镀膜线，镀膜线两端分别为预抽室和出工件室，中间为一个以上的镀膜室，装备工件的联动转架在镀膜线上以直线运动方式运动。

此类五室六锁十二靶位和七室八锁十三靶位连续镀膜机，均采用镀膜室直线串联两端进出，传输轨道室外大回路循环模式，这样解决了单室镀膜机存在的诸多问题，但也同时存在其他方面的问题，如：多真空室直线串联导致系统复杂，故障隐患多；过多的真空室导致真空室之间切换频繁，非工艺时间增加，效率降低；真空腔体和机组较多，不便于真空室的清理和节能；复杂的传输和切换容易造成传输故障；上下工件区域长，产品传输不方便。

中国专利200910204318提供了一种连续式真空镀膜方法及其专用设备，采用两个真空室两工位模式，此类方法虽然解决了单室镀膜机镀膜室暴露大气的问题，但依然存在镀膜效率不足的问题，仅仅是通过过渡室将镀膜室单独隔离，使镀膜工艺的稳定性有所提升。但预抽室长时间装卸工件，导致暴露大气，也严重影响抽速，且采用单层镀膜转架、单一靶材直流溅射工艺，难以得到持续稳定的高性能的选择性吸收涂层。

同时，多室连续磁控溅射镀膜生产线主要成本包括多室及其真空机组、传动机构、溅射电源及控制系统等几个部分。当增加镀膜室、溅射靶及溅射电源时，可以提高溅射工艺过程中的工艺稳定性。但也大幅度提高了镀膜设备的结构和传动的复杂性，同时配置的电源数量及真空机组也大量增加。进而造成系统的稳定性、可靠性反而变差。