双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法技术

本发明专利技术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。

Double chamber and three position multi target co sputtering

【技术实现步骤摘要】
双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法
本专利技术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

技术介绍
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。因此，如何解决采用多室镀膜机解决单室镀膜机存在的问题，同时能够和工艺完美的匹配，有效降低镀膜系统成本，提高稳定性，是目前全玻璃真空集热管镀膜设备急需解决和技术提升的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法，其目的是解决以下几个问题：1.通过优化镀膜室、过渡室、装卸工位实现系统镀膜、传输及真空机组最佳化配置，解决镀膜室过多，装卸工位不合理造成的系统复杂，成本高的问题；2.通过设置双层集热管小车，并通过双向内循环模式，实现集热管双向同时传输，实现集热管装载，传输效率最大化；3.通过在预抽室增加设置多支单一材质直流溅射靶材，减少镀膜工艺室镀膜时间，大幅度提高了镀膜效率；4.通过在预抽室设置干燥气体充气孔，解决了常规真空室在暴露大气及装卸集热管过程中，环境杂质水蒸气进入真空室的问题。5.通过在镀膜室采用双靶材直流/中频复合溅射工艺，提高了镀膜工艺的稳定性；6.通过设置预抽室靶电源和镀膜室直流溅射靶电源共用溅射电源，大幅度降低了溅射电源的投资，同时确保镀膜工艺可稳定实现。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法，其特征在于，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；所述方法包括如下步骤：初始状态：在第一镀膜室、第二镀膜室以及室外装卸工位中各设置有集热管小车，第一镀膜室中设置的是已完成所有镀膜工艺的已完成集热管，第二镀膜室中设置的是已完成红外反射涂层镀膜工艺的半完成集热管，室外装卸工位中设置的是未完成任何镀膜工艺的待镀集热管；第一镀膜室与第二镀膜室之间保持不连通，第一镀膜室与室外装卸工位也保持不连通；(1)向第一镀膜室的真空腔室内充入干燥气体，使第一镀膜室内气压保持高于外部环境的正压状态；当第一镀膜室的室内压力大于室外压力时，将第一镀膜室与室外装卸工位切换为连通状态，并将第一镀膜室内的集热管小车与室外装卸工位中的集热管小车相互交换；已完成集热管进入室外装卸工位后取下，然后装上新的待镀集热管；(2)将第一镀膜室与室外装卸工位切换为不连通状态，将第一镀膜室的真空腔室抽真空至设定真空条件，向第一镀膜室的真空腔室充入设定氩气流量，然后开启第一镀膜室内的所述若干根直流磁控溅射靶的电源，进行第一镀膜室的集热管表面金属红外反射涂层的镀膜步骤；(3)在第(1)、(2)步骤进行的同时，第二镀膜室在保持处于抽真空状态下进行如下分步骤：(3.1)先使用所述数根直流磁控溅射靶和数根中频磁控溅射靶，在具有金属红外反射涂层的半完成集热管的表面共溅形成选择性吸收涂层镀膜；(3.2)然后，单独使用所述数根中频磁控溅射靶，在选择性吸收涂层镀膜上形成减反层镀膜，得到已完成所有镀膜工艺的已完成集热管；(4)将第一镀膜室与第二镀膜室切换为连通状态，将第一镀膜室内的集热管小车与第二镀膜室内的集热管小车相互交换，进入第一镀膜室中的是已完成第一步镀膜工艺的半完成集热管，进入第二镀膜室中的是已完成所有镀膜工艺的已完成集热管；(5)将第一镀膜室与第二镀膜室切换为不连通状态，以恢复到初始状态；重复进行第(1)步骤-第(5)步骤。所述的双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法，其中：分步骤(3.1)与第(1)步骤同步进行；分步骤(3.2)与第(2)步骤同步进行。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法，其特征在于，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；所述方法包括如下步骤：/n初始状态：在第一镀膜室、第二镀膜室以及室外装卸工位中各设置有集热管小车，第一镀膜室中设置的是已完成所有镀膜工艺的已完成集热管，第二镀膜室中设置的是已完成红外反射涂层镀膜工艺的半完成集热管，室外装卸工位中设置的是未完成任何镀膜工艺的待镀集热管；第一镀膜室与第二镀膜室之间保持不连通，第一镀膜室与室外装卸工位也保持不连通；/n(1)向第一镀膜室的真空腔室内充入干燥气体，使第一镀膜室内气压保持高于外部环境的正压状态；当第一镀膜室的室内压力大于室外压力时，将第一镀膜室与室外装卸工位切换为连通状态，并将第一镀膜室内的集热管小车与室外装卸工位中的集热管小车相互交换；已完成集热管进入室外装卸工位后取下，然后装上新的待镀集热管；/n(2)将第一镀膜室与室外装卸工位切换为不连通状态，将第一镀膜室的真空腔室抽真空至设定真空条件，向第一镀膜室的真空腔室充入设定氩气流量，然后开启第一镀膜室内的所述若干根直流磁控溅射靶的电源，进行第一镀膜室的集热管表面金属红外反射涂层的镀膜步骤；/n(3)在第(1)、(2)步骤进行的同时，第二镀膜室在保持处于抽真空状态下进行如下分步骤：/n(3.1)先使用所述数根直流磁控溅射靶和数根中频磁控溅射靶，在具有金属红外反射涂层的半完成集热管的表面共溅形成选择性吸收涂层镀膜；/n(3.2)然后，单独使用所述数根中频磁控溅射靶，在选择性吸收涂层镀膜上形成减反层镀膜，得到已完成所有镀膜工艺的已完成集热管；/n(4)将第一镀膜室与第二镀膜室切换为连通状态，将第一镀膜室内的集热管小车与第二镀膜室内的集热管小车相互交换，进入第一镀膜室中的是已完成第一步镀膜工艺的半完成集热管，进入第二镀膜室中的是已完成所有镀膜工艺的已完成集热管；/n(5)将第一镀膜室与第二镀膜室切换为不连通状态，以恢复到初始状态；/n重复进行第(1)步骤-第(5)步骤。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法，其特征在于，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；所述方法包括如下步骤：
初始状态：在第一镀膜室、第二镀膜室以及室外装卸工位中各设置有集热管小车，第一镀膜室中设置的是已完成所有镀膜工艺的已完成集热管，第二镀膜室中设置的是已完成红外反射涂层镀膜工艺的半完成集热管，室外装卸工位中设置的是未完成任何镀膜工艺的待镀集热管；第一镀膜室与第二镀膜室之间保持不连通，第一镀膜室与室外装卸工位也保持不连通；
(1)向第一镀膜室的真空腔室内充入干燥气体，使第一镀膜室内气压保持高于外部环境的正压状态；当第一镀膜室的室内压力大于室外压力时，将第一镀膜室与室外装卸工位切换为连通状态，并将第一镀膜室内的集热管小车与室外装卸工位中的集热管小车相互交换；已完成集热管进入室外装卸工位后取下，然后装上新的待镀集热管；
(2)将第一镀膜室与室外装卸工位切换为不连通状态，将第一镀膜室的真空腔室抽真空至设定真空条件，向第一镀膜室的真空腔室充入设定氩气流量，然后开启第一镀膜室内的所述若干根直流磁控溅射靶的电源，进行第一镀膜室的集热管表面金属红外反射涂层的镀膜步骤；
(3)在第(1)、(2)步骤进行的同时，第二镀膜室在保持处于抽真空状态下进行如下分步骤：
(3.1)先使用所述数根直流磁控溅射靶和数根中频磁控溅射靶，在具有金属红外反射涂层的半完成集热管的表面共溅形成选择性吸收涂层镀膜；
(3.2)然后，单独使用所述数根中频磁控溅射靶，在选择性吸收涂层镀膜上形成减反层镀膜，得到已完成所有镀膜工艺的已完成集热管；
(4)将第一镀膜室与第二镀膜室切换为连通状态，将第一镀膜室内的集热管小车与第二镀膜室内的集热管小车相互交换，进入第一镀膜室中的是已完成第一步镀膜工艺的半完成集热管，进入第二镀膜室中的是已完成所有镀膜工艺的已完成集热管；
(5)将第一镀膜室与第二镀膜室切换为不连通状态，以恢复到初始状态；
重复进行第(1)步骤-第(5)步骤。


2.根据权利要求1所述的双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法，其特征在于：分步骤(3.1)与第(1)步骤同步进行；分步骤(3.2)与第(2)步骤同步进行。


3.根据权利要求1所述的双室三工位多靶共溅磁控溅射镀膜方法，其特征在于：所述第一镀膜室的真空腔体内的若干根直流磁控溅射靶的中心处同轴布置有第一拨盘，所述第一拨盘的周围设有第一传动齿，在第一拨盘的外周设有第一轨道，第一轨道上的集热管小车能够被所述第一拨盘的第一传动齿带动而在所述第一轨道上移动；
所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟洪伟，刘奎，陈年庚，赵娟，刘子毓，
申请(专利权)人：北京华业阳光新能源有限公司，北京启迪清洁能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11