浅谈真空磁控溅射镀膜底板崩渣原因及常见处理方法

浅谈真空磁控溅射镀膜底板崩渣原因及常见处理方法

任怀学

东莞南玻工程玻璃有限公司 广东东莞 523141

摘要：真空磁控溅射镀膜技术是目前大批量镀膜玻璃生产中最主要的技术之一，它具有膜层厚度均匀、基片温度低、沉积速度快等一系列优点，但是由于真空磁控溅射镀的设备工作特点，生产过程中镀膜腔室很容易在辊道底板上形成积渣，若积渣与底板结合不紧密，很容易拱起或者崩渣，当玻璃传送到拱起或者崩渣处就会造成玻璃表面划伤，甚至导致玻璃走斜与其他玻璃相撞，造成腔室破玻璃的严重事故。本篇文章主要对真空磁控溅射镀膜底板崩渣原因及常见处理方法进行探讨，希望可以对玻璃深加工企业预防镀膜底板崩渣有一定的参考价值。

关键词：真空磁控溅射、崩渣

引言：真空磁控溅射镀膜是有周期的，随着靶材的消耗，腔室积渣的增加，必须进行靶材的更换和腔室的清洁，一般我们把这个周期叫做生产周期或者换靶周期，这个周期的时间一般都在33天左右，一般不超过35天。目前，一个镀膜生产周期的20天左右会出现拱起、崩渣造成的玻璃表面划伤。在实际生产过程中，当接近出现拱起或崩渣的时段时，需要对拱起和崩渣进行预防性处理，来延长镀膜生产周期，从而提高镀膜有效生产时间。

一、真空磁控溅射镀膜底板积渣原理

真空磁控溅射，其原理是：将玻璃置于真空室的底板上，真空室本底真空度在10-6mbar范围，充入工作气体Ar、N2、O2，真空室的真空度会达到在10-3mbar~10-4mbar范围，当在溅射阴极和阳极间通电时，由于高压电场的作用，使气体（Ar）分子电离，带正电的氩离子在电场的作用下，高速向阴极靶材表面撞击，将靶材表面的金属离子击出，金属离子逐渐沉积在玻璃表面形成薄膜。

运动的电子在磁场中会受到垂直于磁场方向的力的作用（这个力叫洛伦磁力），因此增加磁场可以改变电子的运动方向，使电子在加速到达阳极之前通过更长的路径，这样就可以电离出更多的离子，使离子浓度增加，从而轰击靶材的离子增加，使溅射速率提高，提高膜的生长速度。

磁控溅射过程中，靶材表面击出的金属离子，不仅沉积在玻璃表面，也不可避免的会沉积在腔室的整个内表面，并且除了玻璃基片，主要会沉积在腔室底板上，所以，随着生产周期的推移，底板上的积渣会越来越厚。整个换靶周期内积渣厚度可以达到5~8mm。

二、真空磁控溅射镀膜底板崩渣原理

不同类型的真空磁控溅射镀膜产品，所使用的靶材个数、电源功率、气氛配比有所区别，并且为了满足不同的市场需求，一条镀膜线无法做到只生产一种产品，所以不同类型产品之间的切换，也意味着靶材个数、电源功率、气氛配比有所不同，切换的过程会导致腔室溅射温度有相对的冷热变化。

积渣和底板受到相对高温时会膨胀，受到相对低温时会收缩，这里多次的热胀冷缩使积渣与底板的结合力变差，从而导致积渣与底板分离，在底板表面形成拱起或者崩开，从而导致经过的玻璃产品表面形成损伤。

三、真空磁控溅射镀膜底板崩渣及划伤的常见处理方法

为了预防崩渣及划伤，方案有三个：

1.根据不同产品类型调整冷却水水温（不同产品类型对应不同的使用功率，不同的使用功率产生的温度不同，当功率较高温度较高时，将冷却水温度调低，增加冷却效果；当功率较低温度较低时，将冷却水温度调高，减弱冷却效果），尽量保持真空室温度小范围波动，使热胀冷缩的幅度变小；

2.调整生产计划使相同结构类型的产品一起生产（不同结构类型对应不同的使用功率，不同的使用功率产生的温度不同，提前与计划排产的工作人员沟通，将相同结构的产品排在一起生产，目的是减少不同产品之间的功率切换次数，从而减少频繁的温度变化次数），尽量减少不同产品结构导致的温度变化次数，从而缓解热涨冷缩的影响。

3.本发明要解决的技术问题是，使积渣与底板结合牢固，避免积渣的拱起和崩渣。

本发明将脱肟型高温密封胶（型号：HS-1840）和稀释剂（型号：1005永保新稀释剂（SP-12）），按照特定的比例进行混合，搅拌均匀后，用滚刷均匀的滚涂在底板上，等到胶干，再按照同样的比例进行混合，滚涂第二遍，两遍滚涂完成，等待胶干就可以使用。

上述特定的比例是一个比例范围，脱肟型高温密封胶与稀释剂的比例范围在1.2-2之间（见表一），但是脱肟型高温密封胶的用量应不少于100ml。

表一

经过实验验证，若脱肟型高温密封胶与稀释剂的比例小于1.2，说明稀释剂用量多，致使脱肟型高温密封胶和稀释剂的混合溶液浓度比较稀，不容易在底板表面附着。若脱肟型高温密封胶与稀释剂的比例大于2，说明稀释剂用量少，致使脱肟型高温密封胶和稀释剂的混合溶液浓度较稠，无法均匀的滚涂在底板表面，会形成胶的堆积。

脱肟型高温密封胶与稀释剂的比例在1.2到2之间时，混合溶液的粘稠度适宜，滚刷过程不会造成胶的堆积，能够均匀的滚刷在底板表面，胶干后的附着力能达到使用要求。

四、结束语

总而言之，真空磁控溅射的底板积渣不仅影响产品质量，严重情况时会导致腔室撞破玻璃的严重事故，是玻璃深加工镀膜环节需要特别重视并致力于解决的难题。积渣划伤是镀膜生产周期的重要影响因素，我们要结合自身生产状况，验证出适合的方法，尽量延长积渣划伤开始时间，为持续生产提供保障。

参考文献：

【1】中国南玻集团工程玻璃事业部，建筑工程玻璃加工工艺及选用，海天出版社，2006（110）