CN102230163A - 镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镀膜装置，包括一个镀膜室、多个靶材、多个挡板以及多个驱动机构，所述多个靶材与多个挡板一一对应地设置于镀膜室内，每个驱动机构均包括驱动马达、与驱动马达相连接的齿轮以及与齿轮啮合的齿轨，所述驱动马达用于驱动齿轮转动，所述齿轮用于在驱动马达的驱动下带动齿轨移动，所述多个驱动机构的齿轨与所述多个挡板一一对应，每个齿轨均固设于一个与其对应的挡板，用于通过与齿轮的啮合带动该挡板相对于与该挡板对应的靶材移动，以使得挡板与该靶材相对从而遮蔽该靶材或者使得挡板与该靶材相背从而暴露该靶材。

Description

镀膜装置

技术领域

本发明涉及镀膜技术，尤其涉及一种用于进行反应式溅镀的镀膜装置。

背景技术

近年来，镀膜技术在新材料技术领域得到广泛应用。镀膜是指通过气相生成法、氧化法、离子注入法、扩散法、电镀法、涂布法、液相生长法等方法在基体材料表面形成一层或几层薄膜材料的技术。薄膜的厚度通常为几个纳米至几十微米，其在厚度方向的尺度和水平方向的尺度相比非常小的特性通常使其具有特殊的光、电、磁等效应。并且，薄膜通常可以赋予基体材料表面特殊的性能或对基体材料表面加以防护从而大大提高基体材料的性能。

随着近代工业的发展越来越多地需要用到各种化合物薄膜，反应式溅射镀膜技术由于反应成膜纯度高、可通过调节工艺参数控制薄膜成分、低温高溅射等优点在工业规模大生产中展现出了明显的优势。用于进行反应式溅射镀膜的设备通常包括反应室以及靶材，在反应室内通入工作气体与反应气体后，施加电场可以在反应腔内电离工作气体而产生等离子体，等离子体轰击靶材即可将靶材的原子轰击出来并使轰击出来的靶材原子与反应气体反应，从而生成化合物薄膜材料并在电场作用下附着于待镀膜的基体材料表面，形成薄膜。

然而，由于在镀膜过程中产生的化合物薄膜材料也可能沉积在靶材的表面，因此会造成靶材毒化(靶中毒)，靶材毒化将引起溅射过程的不稳定，甚至可能产生“打火”现象，如此将严重影响反应式溅射镀膜的稳定性和生成化合物薄膜的性能。

因此，有必要提供一种可以保护靶材的镀膜装置。

发明内容

以下将以实施例说明一种镀膜装置。

一种镀膜装置，包括一个镀膜室、多个靶材、多个挡板以及多个驱动机构，所述多个靶材与多个挡板一一对应地设置于镀膜室内，每个驱动机构均包括驱动马达、与驱动马达相连接的齿轮以及与齿轮啮合的齿轨，所述驱动马达用于驱动齿轮转动，所述齿轮用于在驱动马达的驱动下带动齿轨移动，所述多个驱动机构的齿轨与所述多个挡板一一对应，每个齿轨均固设于一个与其对应的挡板，用于在驱动马达的驱动下通过与齿轮的啮合带动挡板相对于与其对应的靶材移动，以使得挡板与该靶材相对从而遮蔽该靶材或者使得挡板与该靶材相背从而暴露该靶材。

本技术方案的镀膜装置具有如下优点：首先，所述驱动机构可以驱动挡板相对于与其对应的靶材移动，从而使得该靶材可以被遮蔽或者被暴露，当靶材被遮蔽时，挡板可以保护靶材以避免靶材被毒化，当靶材被暴露时，可以使靶材对工件进行镀膜，从而使得每个靶材都可以避免在镀膜之前以及镀膜之后被薄膜材料沉积，也就是说，可以最大限度地保护靶材，避免靶材被毒化；其次，在仅有部分靶材被暴露进行镀膜时，其余的靶材可以被遮蔽，从而可以避免生成的薄膜材料影响或毒化其余靶材；再次，可以灵活调控镀膜室中进行镀膜的靶材的数量和分布位置以控制工件的镀膜参数；最后，本技术方案的镀膜装置采用简单的装置即实现了遮蔽或者暴露每个靶材，不但节约了成本，而且易于操作。

附图说明

图1为本技术方案实施例提供的镀膜装置的剖视示意图。

图2为本技术方案实施例提供的镀膜装置去除镀膜室的顶壁后的俯视示意图。

图3为本技术方案实施例提供的镀膜装置中的一个挡板遮蔽与该挡板对应的靶材时的结构示意图。

图4为本技术方案实施例提供的镀膜装置中的一个挡板暴露与该挡板对应的靶材时的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例，对本技术方案提供的镀膜装置作进一步的详细说明。

请一并参阅图1和图2，本技术方案实施例提供的镀膜装置10包括一个镀膜室11、一个料架12、多个靶体13、多个挡板14、多个驱动机构15、一个抽真空装置16、一个供气装置17以及一个电压提供装置18。

所述镀膜室11包括一般具有一个圆筒形的反应腔110以及一个用于封闭或开放所述反应腔110的闸阀111。所述反应腔110用于容置所述料架12、多个靶体13、多个挡板14以及一个或多个待镀膜的工件，其由底壁113、与底壁113相对的顶壁114以及连接在底壁113与顶壁114之间的圆环形侧壁115围合而成。所述侧壁115具有一个开口1150，所述闸阀111与开口1150相对应，用于封闭所述开口1150。在闸阀111封闭开口1150时，可以形成封闭的反应腔110而对待镀膜的工件进行镀膜工序；而在闸阀111不封闭所述开口1150时，可以开放所述反应腔110，从而可以往反应腔110内放置待镀膜的工件或者取出镀膜后的工件。

所述料架12用于承载待镀膜的工件，其包括环形的基座120以及多个挂架122。所述基座120可转动地设置于底壁113，且基本与反应腔110同轴设置。所述多个挂架122自基座120向顶壁114方向延伸，且基本平行于反应腔110的中心轴线。优选的，多个挂架122等间距分布，并还可相对于基座120绕自身轴线转动。每个挂架122均用于设置一个或多个待镀膜的工件。从而，当料架12在驱动装置(图未示)的驱动下转动时，设置于挂架122的待镀膜的工件可以进行自转和公转，即，工件既可以绕挂架122的中心轴线转动，还可以绕反应腔110的中心轴线进行转动。

所述多个靶体13设置于反应腔110中，且环绕反应腔110的中心轴线分布。每个靶体13均包括一个靶材130以及一个与靶材130相连接的靶座电极132。所述靶材130由与待镀膜层相关的材料制成，用于在等离子体的撞击下产生待镀膜层材料，或者在等离子体的撞击下产生与待镀膜层相关的材料并在反应气体的辅助下生成待镀膜层材料。例如，当工件需要镀铬膜的时候，靶材130可以由铬制成。当工件需要镀氧化锌膜层的时候，靶材130可以由锌制成。靶材130一般为长方形片状结构，具有一个轰击面1300以及一个与轰击面1300相邻的侧面1301，所述轰击面1300用于在等离子体的撞击下产生与待镀膜层相关的材料。所述靶座电极132由导电材料制成，且与电压提供装置18连接。靶座电极132一般为与靶材130形状相对应的长方形板，其可以通过导电件134固定于底壁113并与电压提供装置18电连接。

所述多个靶体13的数量不限，其可以为二个或二个以上。本实施例中，靶体13的数量为偶数个，且偶数个靶体13两两相对分布，即，构成多对靶体13，形成对靶式分布。所述对靶式分布是指两个靶材13通以交流电，随着交流电流的变化交替成为阴极和阳极。具体的，本实施例中靶体13的数量为16个，16个靶体13中8个靶体位于料架12靠近侧壁115的一侧，即位于侧壁115与料架12之间，并环绕反应腔110的中心轴线沿第一个圆分布，另8个则位于料架12远离侧壁115的一侧，并环绕反应腔110的中心轴线沿第二个圆分布。该第二个圆在第一个圆的外围，且与第一个圆同心。优选的，每个位于料架12靠近侧壁115的一侧的靶体13均与一个位于料架12靠近侧壁115的一侧的靶体13相对，且均与一个位于料架12靠近侧壁115的一侧的靶体13相邻。从而，可以使得多个靶体13对工件形成厚度较为均匀的镀膜。本实施例中，16个靶体13可以组成8对靶体13，每对靶体13可以由两个均位于料架12靠近侧壁115的一侧的靶体13或者由两个均位于料架12远离侧壁115的一侧的靶体13组成，也可以由一个位于料架12靠近侧壁115的一侧的靶体13和一个位于料架12远离侧壁115的一侧的靶体13组成。当一对靶体13均由两个位于料架12靠近侧壁115的一侧的靶体13组成时，该两个靶体13相邻且该两个靶体13的靶材130可以基本共面。当一对靶体13均由两个位于料架12远离侧壁115的一侧的靶体13组成时，该两个靶体13相邻且该两个靶体13的靶材130也可以基本共面。当每对靶体13均由一个位于料架12靠近侧壁115的一侧的靶体13和一个位于料架12远离侧壁115的一侧的靶体13组成时，该两个靶体13分别位于挂架122的两侧，且该两个靶体13的靶材130基本平行相对。

请一并参阅图1至图4，所述多个挡板14也设置于镀膜室12的反应腔120中，每个挡板14均用于通过一个驱动机构15的带动遮蔽或者暴露一个靶体13。也就是说，所述多个挡板14与多个靶体13一一对应，其数量与多个靶体13的数量相同。本实施例中，挡板14的数量也为16个。每个挡板14均为一个弯折成半圆环形的板形结构，设置于与其对应的靶体13附近，具有一个靠近靶材130的第一表面140和一个远离靶材130的第二表面142。所述第一表面140和第二表面142相对，且均为回转面，大致为半圆环形，其横截面均为半圆形。也可以说，第一表面140和第二表面142均为半圆柱形面。

所述多个驱动机构15的数量与多个挡板14的数量相同，每个驱动机构15均用于驱动一个与其对应的挡板14相对于一个与该挡板14对应的靶材13移动。每个驱动机构15均包括驱动马达150、与驱动马达150相连接的齿轮151以及与齿轮151啮合的齿轨152。所述驱动马达150可以固设于顶壁114，且位于反应腔110外部。驱动马达150具有一个输出轴1500，所述输出轴1500向反应腔110内延伸，并与齿轮151固定连接，以在驱动马达150工作时带动齿轮151转动。所述齿轮151可以为柱形齿轮，其外表面具有多个用于与齿轨152啮合的齿牙。所述多个驱动机构15的齿轨152与多个挡板14一一对应地相互固定。在本实施例中，每个齿轮151均位于一个靶材130的一侧，且靠近其侧面1301。每个齿轨152均呈半圆形条状，设置于与其对应的挡板14的一端。优选的，每个齿轨152均可以设置于与其对应的挡板14的第一表面140靠近顶壁114的一端。每个齿轨152均具有多个与齿轮151啮合的齿牙，从而在驱动马达150驱动齿轮151转动时齿轨152可以通过与齿轮151的啮合带动固定有该齿轨152的挡板14相对于与该挡板14对应的靶材130移动，以使得该挡板14与该靶材130相对从而遮蔽该靶材130或者使得挡板14与该靶材130相背从而暴露该靶材130。

由于挡板14与齿轨152的横截面形状近似为半圆形，且齿轮151位于靶材130的一侧，因此，当挡板14通过齿轨152与齿轮151的啮合相对于靶材130转动时，挡板14的轨迹近似为圆形。也就是说，当该挡板14与该靶材130相对时，挡板14呈半圆环形充分遮蔽靶材130，当该挡板14转动至与靶材130相背，而与靶座电极132相对时，挡板14暴露该靶材130。如此，不但可以暴露或遮蔽靶材130，而且使得挡板14转动过程中占有较小的移动空间。当然，所述挡板14的形状并不限定为弯折成半圆环形的板形结构，齿轨152的形状也不限定为半圆形条状。例如，挡板14可以为弯折为弧形的板形结构，可以为平板结构，还可以为其它形状的板形结构，仅需具有可充分遮蔽靶材130的第一表面140即可。齿轨152的形状可以与挡板14的横截面形状一致，也可以不一致，仅需使得齿轨152可以充分稳定地固定于挡板14，并与齿轮151稳定啮合即可。齿轨152固定于挡板14的位置以及齿轮151的设置位置也不限，仅需通过齿轨152与齿轮151的啮合可以实现挡板14相对于靶材130移动从而遮蔽或暴露靶材130即可。另外，挡板14相对于靶材130移动的方式也不限，可以为如本实施例所示的转动，也可以为平移。

所述抽真空装置16通过抽气管161与反应腔110相连通，用于在将待镀膜的工件放入反应腔110后对反应腔110进行抽真空。所述供气装置17通过供气管171与反应腔110相连通，用于在抽真空后视工件待镀膜层的需要通入工作气体(如氩气)，从而在多个靶材13之间施加电压时产生等离子体。当然，供气装置17还可在通入工作气体的同时通入反应气体(如乙烯)，从而使得被等离子体轰击出的靶材130原子与反应气体产生反应，从而生成工件待镀的膜层。所述电压提供装置18用于向靶材13提供电压。本实施例中，由于多个靶材13呈对靶式设置，因此，电压提供装置18为一个交流电源。

本技术方案的镀膜装置10具有如下优点：首先，所述驱动机构15可以驱动挡板14相对于与其对应的靶材130移动，从而使得该靶材130可以被遮蔽或者被暴露，当靶材130被遮蔽时，挡板14可以保护靶材130以避免靶材130被毒化，当靶材130被暴露时，可以使靶材130对工件进行镀膜，从而使得每个靶材130都可以避免在镀膜之前以及镀膜之后被薄膜材料沉积，也就是说，可以最大限度地保护靶材130，避免靶材130被毒化；其次，在仅有部分靶材130被暴露进行镀膜时，其余的靶材130可以被遮蔽，从而可以避免生成的薄膜材料影响或毒化其余靶材130；再次，可以灵活调控镀膜室11中进行镀膜的靶材130的数量和分布位置以控制工件的镀膜参数；最后，本技术方案的镀膜装置10采用简单的装置即实现了遮蔽或者暴露每个靶材130，不但节约了成本，而且易于操作。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种镀膜装置，包括一个镀膜室、多个靶材、多个挡板以及多个驱动机构，所述多个靶材与多个挡板一一对应地设置于镀膜室内，每个驱动机构均包括驱动马达、与驱动马达相连接的齿轮以及与齿轮啮合的齿轨，所述驱动马达用于驱动齿轮转动，所述齿轮用于在驱动马达的驱动下带动齿轨移动，所述多个驱动机构的齿轨与所述多个挡板一一对应，每个齿轨均固设于一个与其对应的挡板，用于通过与齿轮的啮合带动该挡板相对于与该挡板对应的靶材移动，以使得挡板与该靶材相对从而遮蔽该靶材或者使得挡板与该靶材相背从而暴露该靶材。

2.如权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述镀膜室具有反应腔，所述镀膜装置还包括一个抽真空装置、一个供气装置以及一个电压提供装置，所述抽真空装置和供气装置均与所述反应腔相连通，所述电压提供装置与所述靶材电连接。

3.如权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述镀膜装置还包括一个设置于镀膜室内的料架，所述料架包括一个环形基座以及多个设置于基座的挂架，所述多个挂架位于多个靶材附近，用于承载待镀膜的工件。

4.如权利要求3所述的镀膜装置，其特征在于，所述多个靶材环绕基座的中心轴线分布于基座的两侧。

5.如权利要求4所述的镀膜装置，其特征在于，所述多个靶材两两相对。

6.如权利要求5所述的镀膜装置，其特征在于，多个分布于基座的一侧的每个靶材均与一个分布于基座的另一侧的靶材相对。

7.如权利要求5所述的镀膜装置，其特征在于，多个分布于基座的同一侧的靶材两两相邻。

8.如权利要求3所述的镀膜装置，其特征在于，每个齿轨均固设于一个与其对应的挡板远离基座的一端。

9.如权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，每个靶材均具有一个轰击面以及一个与轰击面相邻的侧面，每个挡板均具有一个靠近靶材的第一表面，所述第一表面的横截面为半圆形，每个齿轨的横截面形状也为半圆形，每个齿轮均位于一个靶材的一侧，且与该靶材的侧面相对。

10.如权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，每个挡板相对于与该挡板对应的靶材的移动方式为转动或平移。

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