GM500数字高斯计在玻璃镀膜质量控制中的应用-阴极磁场强度一致性控制

GM500数字高斯计在玻璃镀膜质量控制中的应用----阴极磁场强度一致性控制

高斯计,GM500高斯计,GM55高斯计

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        Low-E玻璃又称低辐射镀膜玻璃,是在玻璃表面镀上以银为基础的若干层金属或其化合物薄膜,这些膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性,具有良好的节能效果和光学性能。真空磁控溅射法(PVD)也称离线法,可以实现复杂膜系Low-E玻璃的大规模量产,成为近年来Low-E玻璃的主流生产工艺。
  
  相比传统的热反射镀膜玻璃,Low-E玻璃的镀膜层数多也更薄,特别是近年来双银/三银Low-E玻璃的推广,有的产品需要沉积多达20多层不同材料的薄膜,这就对每层薄膜的质量和均匀性提出了非常苛刻的要求。如果不能很好的控制单层薄膜的质量和均匀性,这么多层薄膜累加后的颜色、透光率等光学不均匀性就会非常明显。因此对现有的PVD镀膜工艺来说,提高镀膜的质量和均匀性是一个非常关键的课题。
  
  

1工艺气体布气均匀性
  
  作为膜层均匀性控制的主要手段之一,工艺气体布气均匀性非常重要。我们采用如下二种方法确保工艺气体沿玻璃板宽方向分布的均匀性:
  
  1)布气管路分为主管和辅管,主管由3个质量流量计分别控制Ar、O2、N2气的供气量,辅管根据阴极宽度分为3~7段,每段由一个质量流量计单独控制工艺气体流量,见图1。

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  2)主管和每段辅管均采用二元布气方式(见图2),确保每个喷嘴的流导一致。

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2阴极磁场强度一致性
  
  根据磁控溅射的原理,磁场强度越大,其对电子的束缚能力越强,相应地,该处的气体离化程度就越高,溅射速率也就越大。精确的调整阴极磁铁的磁场强度在宽度方向的一致性,可以有效地控制溅射速率的横向一致性,进而控制薄膜沿宽度方向的均匀性。
  
  阴极磁场强度的均匀性的控制手段包括以下2个:
  
  1)为确保磁场的强度一致性,需要对所用磁铁的磁场强度进行挑选,尽量选择磁场强度一致的磁铁。阴极装配完毕后,采用高斯计沿阴极横向对磁场强度进行扫描测量,绘出磁场强度曲线,可采用调整磁铁到靶材距离的方法微调该处磁场强度,确保磁场沿阴极横向的一致性。
  
  2)阴极使用过程中应严格控制冷却水温,并及时更换靶材,防止永磁体过热,因其过热不仅会导致磁场强度衰减,也会造成磁场不均现象。
  
  

3镀膜室真空度、温度、干燥度控制
  
  3.1恒定的真空度
  
  1)根据工艺气体流量,对分子泵抽速、数量配置和安装位置进行合理配置。
  
  2)完善可靠的腔室密封,所有的动密封如传动站、翻版阀等处均采用磁流体密封,盖板和腔室之间采用压差密封,即对两道密封圈之间的空间抽真空,从而提高大型密封面的密封效果。
  
  3)进出片过渡室内部各布置2~3套阻流器,减少阀开启闭合对镀膜室内真空度的扰动。
  
  3.2温度控制
  
  阴极及镀膜室腔体通软化水冷却,并对进出水的温度和流量进行监控。
  
  3.3干燥度控制
  
  1)玻璃清洗完毕后应确保干燥充分。
  
  2)生产线旁应布置干燥压缩空气(CDA)储气罐,在空气湿度大的时候,进出片室在充气时可选择接通CDA,以减少进入腔室内的水蒸气分子。
  
  3)在镀膜室入口处设置低温冷阱,用于捕获进入腔室内的水蒸气分子。

 

---转自 <<中国玻璃网>> http://www.glass.com.cn/glassnews/newsinfo_128199_2.html

4靶材中毒及打弧现象的抑制
  
  反应溅射产生的氧化物会在靶材刻蚀区附近再沉积,形成一层绝缘层,绝缘层上会积累正离子电荷而改变靶表面电势,造成溅射速率下降,当靶表面电势升高到一定程度时,会引发电弧放电,放电会破坏靶和膜层,这就是靶材“中毒”现象,如图3所示。

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  目前,解决这个问题的常用方法是采用双旋转阴极和交流电源组合,(参见图3),由于旋转阴极的靶是旋转的,靶材的刻蚀均匀的分布于整个靶筒的表面,可以避免反应溅射中由于再沉积而形成绝缘层。另外,中频电源分别与两个磁控管相接,使得两个靶互为阴阳极,并随着中频电源的电势和相位每半个周期变换一次,这样,磁控管就可以捕获电子,改变再沉积区域的表面电势,进而起到抑制电弧的作用。关于这一技术的详细论述,请读者参见文献一。
  
  5不同靶位间反应气体的隔离
  
  由于Low-E膜的膜系复杂,现代连续式镀膜线通常布置有10~30个靶位,对于采用不同工艺气体的溅射单元之间,应采取严格的气体隔离措施,否则会使得各靶位间产生不必要的交叉污染,造成膜层质量下降。以图4所示为例进行说明:

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  如图4所示,假定右一单元是Ag靶(平面靶),采用金属模式溅射并生成Ag膜,左三单元为旋转靶,加入O2进行反应溅射,生成氧化物膜。Ag在溅射时不能接触O2,否则会产生AgO,影响膜层的光学性能和辐射率,并最终导致Low-E膜质量下降。这种情况下,就需要对两个靶位间的气体进行严格的隔离,图示中右二和右三单元设置为气体隔离单元,布置有分子泵盖板和气体隔离组件,能够有效阻止反应气体O2从左三单元渗透到右一单元。而对于左二和左三的旋转靶,用于采用同一种工艺气体,则可以相邻放置,不会影响膜层质量。模块化的镀膜室结构设计有助于上述功能的实现,因镀膜室各单元结构和尺寸一致,可实现阴极和分子泵盖板位置的完全互换,有利于用户依据不同膜系要求对机组进行柔性配置。
  
  6结语
  
  影响Low-E镀膜质量和均匀性的因素很多,文章重点论述了通过提升镀膜设备硬件配置来提高镀膜质量,其他还有诸如:玻璃原片质量及新鲜度、玻璃清洗质量、靶材质量、镀膜室清洁度、工艺操作水平等因素。因此,提高Low-E镀膜质量是一个系统工程,不仅需要高水平的设备硬件配置,也需加强对生产中各个环节的管理,同时还应强化工艺人员的操作水平,从硬件和软件两方面保证高水平的Low-E镀膜质量的实现。
 


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