CN107267931B - 自动换靶装置的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动换靶装置，应用于电子束蒸发镀膜设备，包括以下步骤：(1)实时推进靶材：当蒸镀工艺在进行时，推进机构根据第二感应器的数据由控制单元控制实时自动的通过第二伺服电机带动推进平台将靶容器内的靶材根据蒸镀工艺的消耗量实时向上推进；(2)自动换靶材：由第三伺服电机带动靶材盘旋转，将靶材盘上另一个有靶材的第二靶材腔转动到靶容器的正下方与靶容器的圆柱形空腔精确地相重合，推进平台则上移至第二靶材腔的靶材的正下方托住靶材，然后卡门打开，推进平台则继续上移将靶材推进至靶容器内且与靶容器内的靶材紧密结合，推进机构则停止；(3)向靶材盘内推入替换靶材。

Description

自动换靶装置的使用方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，尤其是涉及一种自动换靶装置的使用方法。

背景技术

薄膜技术在工业上得到广泛的应用，特别是在电子材料、磁性材料和元器件工业领域中占有极为重要的地位，因此，制备各种性能的薄膜的方法在最近几十年中也得到了飞跃发展。

现有的电子束蒸发设备一般使用时用完一个靶材需要打开真空镀膜腔室进行靶材的更换，而在大量使中则需要频繁更换靶材，由于真空腔室的开启和抽真空需要一定的时间，会造成时间成本增加，这样的话会影响蒸镀的效率，不利于大批量的生产；且分子泵频繁的使用，会减少其寿命；同时经常打开真空腔室会造成灰尘等杂质进入真空腔室，从而影响真空镀膜质量。

因此，有必要研发出一种结构新颖、镀膜效率高、容易控制基于电子束蒸发设备的自动换靶装置的使用方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构新颖、镀膜效率高、容易控制的基于电子束蒸发设备的自动换靶装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该基于电子束蒸发设备的自动换靶装置包括升降机构和位于真空镀膜腔内的靶容器，还包括备用靶材腔、真空泵和控制单元，所述备用靶材腔设置在所述真空镀膜腔外且位于所述靶容器的下方，所述备用靶材腔与所述真空镀膜腔相连接，且中间设有阀门以隔离或连通；所述升降机构贯穿所述备用靶材腔、真空镀膜腔与所述靶容器的底部相连接；所述升降机构用于在进行蒸镀工艺时将靶材实时根据靶材的消耗量向上移动靶材和当消耗完一个靶材后将备用靶材腔中的靶材移动至真空镀膜腔内；所述备用靶材腔连接有真空泵，所述备用靶材腔设有腔门，且所述备用靶材腔连接有真空泵和气阀；所述控制单元包括升降控制单元和真空控制单元；所述升降控制单元与所述升降机构相连接；所述真空控制单元与所述机械泵、真空泵和气阀相连接。采用上述技术方案，通过设置自动升降机构和备用靶材腔可以实现在进行蒸镀工艺时将靶材实时根据靶材的消耗量向上移动靶材，同时当消耗完一个靶材后将备用靶材腔中的靶材移动至真空镀膜腔内；这样便实现了不用打开真空镀膜腔室也可以给其添加新的靶材，这样节省了时间，提高了蒸镀工艺，同时提高镀膜的质量，备用靶材腔内设有容纳升降机构的空间。

本发明进一步改进在于，所述升降机构包括上推机构和推进机构，所述上推机构包括第一伺服电机、上推平台和第一感应器；所述第一伺服电机通过第一丝杆与所述上推平台相连接，所述第一感应器设置在所述备用靶材腔内用于感应所述上推平台上是否的靶材；所述推进机构包括第二伺服电机、推进平台和第二感应器；所述第二伺服电机通过第二丝杆与所述推进平台相连接，所述第二感应器设置在所述靶容器内用于检测靶容器内的靶材。

本发明进一步改进在于，所述靶容器为圆柱形空腔，所述靶容器的直径大于靶材的直径且所述靶容器的内壁与靶材的外壁的直线距离不超过0.5cm；所述靶容器的下方设置有可旋转的靶材盘，所述靶材盘内设有第一靶材腔和第二靶材腔，所述第一靶材腔和第二靶材腔均圆柱形空腔，用于容纳备用靶材；所述靶材盘的底部通过第三丝杆贯穿真空镀膜腔在真空镀膜腔外连接有第三伺服电机用于旋转靶材盘。通过靶材盘可以在靶材盘内容纳两个替换靶材，一个与靶容器中的靶材同时用于蒸镀工艺，这样不至于导致靶容器中的靶材消耗完时，而蒸镀工艺没有结束，从而影响蒸镀工艺的效率和镀的膜的质量；另一个用于靶容器中的靶材消耗完后，而当时的蒸镀工艺结束后对与靶容器相结合的靶材盘中的靶材进行替换；这样的自动换靶装置适用于生产线，不用每次将真空镀膜腔打开来更换靶材。

本发明进一步改进在于，所述备用靶材腔通过连接管腔与所述真空镀膜腔相连接且伸入真空镀膜腔内与靶材盘相连接，所述阀门设置在所述连接管腔与所述靶材盘的连接处；所述连接管腔的直径与所述靶容器、第一靶材腔和第二靶材腔的直径相同，所述连接管腔与靶容器的位置是错开设置的。这样的设置可以保证靶材盘内始终有备用靶材。

本发明进一步改进在于，所述靶材盘经过旋转可以使靶材盘上的第一靶材腔和第二靶材腔分别与所述靶容器的圆柱形空腔相重合。这样的设置可以避免因在蒸镀工艺没有结束时而靶容器中的靶材已消耗完，从而影响蒸镀工艺的效率和镀的膜的质量。

本发明进一步改进在于，所述靶材盘的第一靶材腔和第二靶材腔内均设有第三感应器和第四感应器。

本发明进一步改进在于，所述靶容器的下方与所述靶材盘相交接的地方设有卡门，所述卡门的中心设有圆孔，以供推进平台上下移动时穿越，当靶容器相对接的靶材盘内第一靶材腔或第二靶材腔内的靶材没有了时卡门关闭，此时由卡门托住靶容器内的靶材。

本发明进一步改进在于，所述靶材盘上的第一靶材腔和第二靶材腔的底部均设有托台，所述托台的中心有圆孔以供所述推进平台穿越。

本发明进一步改进在于，所述上推平台和推进平台的直径均比靶材的直径小0.8cm；所述备用靶材腔的高度比靶材的高度高不超过1.5cm。

本发明进一步改进在于，所述托台和卡门为横向伸缩式。

本发明还要解决的一个问题是，提供一种结构新颖、镀膜效率高、容易控制的基于电子束蒸发设备的自动换靶装置的使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该自动换靶装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)实时推进靶材：当蒸镀工艺在进行时，推进机构根据第二感应器的数据由控制单元控制实时自动的通过第二伺服电机带动推进平台将靶容器内的靶材根据蒸镀工艺的消耗量实时向上推进；

(2)自动换靶材：当蒸镀时消耗完一个靶材后，与靶容器相对应结合的靶材盘上的第一靶材腔则空了，第一靶材腔内的感应器则发出提示，待蒸镀工艺结束后，电子束枪关闭、卡门关闭，由卡门托住靶容器内的靶材，推进平台则向下移动，当下移到靶材盘的下方后，由第三伺服电机带动靶材盘旋转，将靶材盘上另一个有靶材的第二靶材腔转动到靶容器的正下方与靶容器的圆柱形空腔精确地相重合，推进平台则上移至第二靶材腔的靶材的正下方托住靶材，然后卡门打开，推进平台则继续上移将靶材推进至靶容器内且与靶容器内的靶材紧密结合，推进机构则停止；

(3)向靶材盘内推入替换靶材：上推机构启动，真空镀膜腔与备用靶材腔之间的阀门打开，靶材盘的托台的打开，第一伺服电机带动上推平台上移，则将上推平台上的备用靶材上移至靶材盘中没有靶材的第一靶材腔内；靶材盘的托台则关闭托住靶材，第一伺服电机则带动上推平台向下移动至备用靶材腔内的原始位置，真空镀膜腔与备用靶材腔之间的阀门关闭。

本发明进一步改进在于，还包括步骤(4)备用靶材腔添加靶材：由控制单元控制气阀打开将备用靶材腔内的通入空气，直至备用靶材腔内的真空度与大气相同，再将备用靶材腔的腔门打开，将靶材放入备用靶材腔里的上推平台上，且保证上推平台在靶材的中心位置，关闭腔门，再由控制单元控制机械泵、真空泵对备用靶材腔抽真空，待备用靶材腔真空度达到镀膜腔室的真空度后，真空泵停止。此步骤可以在蒸镀工艺没有进行的任何时候操作，以确保可以连续不断的向真空镀膜腔补充靶材，这样的设置，镀膜真空腔室不用频繁的打开，可以通过打开备用靶材腔添加靶材以实现镀膜工艺的连续进行。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：镀膜真空腔室不用频繁的打开，可以通过打开备用靶材腔添加靶材以实现镀膜工艺的连续进行，镀膜工艺可持续进行，镀膜效率高；镀膜质量高；分子泵寿命长。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为基于电子束蒸发设备的自动换靶装置的主视图；

其中：1-真空镀膜腔；2-靶容器；201-靶材盘；2011-第一靶材腔；2012-第二靶材腔；3-备用靶材腔；301-腔门；302-连接管腔；4-第一伺服电机；401-第一丝杆；5-上推平台；6-第二伺服电机；601-第二丝杆；7-推进平台；8-第三伺服电机；801-第三丝杆。

具体实施方式

为了更好地理解本发明相对于现有技术所作出的改进，下面分别对这本发明的具体实施方式作出详细说明。

实施例：如图1所示，实施例：如图1所示，该基于电子束蒸发设备的自动换靶装置包括升降机构和位于真空镀膜腔1内的靶容器2、备用靶材腔3和控制单元，所述备用靶材腔3设置在所述真空镀膜腔1外且位于所述靶容器2的下方，所述备用靶材腔3与所述真空镀膜腔1相连接，且中间设有阀门以隔离或连通；所述升降机构贯穿所述备用靶材腔3、真空镀膜腔1与所述靶容器2的底部相连接；所述升降机构用于在进行蒸镀工艺时将靶材实时根据靶材的消耗量向上移动靶材和当消耗完一个靶材后将备用靶材腔3中的靶材移动至真空镀膜腔1内；所述备用靶材腔3连接有真空泵，所述备用靶材腔3设有腔门301，且所述备用靶材腔3连接有真空泵和气阀；所述控制单元包括升降控制单元和真空控制单元；所述升降控制单元与所述升降机构相连接；所述真空控制单元与真空泵、机械泵和气阀相连接；备用靶材腔3内设有容纳升降机构的空间；所述升降机构包括上推机构和推进机构，所述上推机构包括第一伺服电机4、上推平台5和第一感应器；所述第一伺服电机4通过第一丝杆401与所述上推平台5相连接，所述第一感应器设置在所述备用靶材腔3内用于感应所述上推平台5上是否的靶材；所述推进机构包括第二伺服电机6、推进平台7和第二感应器；所述第二伺服电机6通过第二丝杆601与所述推进平台7相连接，所述第二感应器设置在所述靶容器2内用于检测靶容器2内的靶材；所述靶容器2为圆柱形空腔，所述靶容器2的直径大于靶材的直径且所述靶容器2的内壁与靶材的外壁的直线距离不超过0.5cm；所述靶容器2的下方设置有可旋转的靶材盘201，所述靶材盘201内设有第一靶材腔2011和第二靶材腔2012，所述第一靶材腔2011和第二靶材腔2012均圆柱形空腔，用于容纳备用靶材；所述靶材盘201的底部通过第三丝杆801贯穿真空镀膜腔在真空镀膜腔外连接有第三伺服电机8用于旋转靶材盘201；所述备用靶材腔3通过连接管腔302与所述真空镀膜腔1相连接且伸入真空镀膜腔1内与靶材盘201相连接，所述阀门设置在所述连接管腔302与所述靶材盘201的连接处；所述连接管腔302的直径与所述靶容器2、第一靶材腔2011和第二靶材腔2012的直径相同，所述连接管腔302与靶容器2的位置是错开设置的；所述靶材盘201经过旋转可以使靶材盘201上的第一靶材腔2011和第二靶材腔2012分别与所述靶容器2的圆柱形空腔相重合；所述靶材盘201的第一靶材腔2011和第二靶材腔2012内均设有第三感应器和第四感应器；所述靶容器2的下方与所述靶材盘201相交接的地方设有卡门，所述卡门的中心设有圆孔，以供推进平台7上下移动时穿越，当靶容器2相对接的靶材盘201内第一靶材腔2011或第二靶材腔2012内的靶材没有了时卡门关闭，此时由卡门托住靶容器2内的靶材；所述靶材盘201上的第一靶材腔2011和第二靶材腔2012的底部均设有托台，所述托台的中心有圆孔以供所述推进平台7和上推平台5穿越；所述上推平台5和推进平台7的直径均比靶材的直径小0.8cm；所述备用靶材腔3的高度比靶材的高度高不超过1.5cm；所述托台和卡门为横向伸缩式。

该自动换靶装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)实时推进靶材：当蒸镀工艺在进行时，推进机构根据第二感应器的数据由控制单元控制实时自动的通过第二伺服电机6带动推进平台7将靶容器内的靶材根据蒸镀工艺的消耗量实时向上推进；

(2)自动换靶材：当蒸镀时消耗完一个靶材后，与靶容器2相对应结合的靶材盘201上的第一靶材腔2011则空了，第一靶材腔2011内的感应器则发出提示，待蒸镀工艺结束后，电子束枪关闭、卡门关闭，由卡门托住靶容器2内的靶材，推进平台7则向下移动，当下移到靶材盘201的下方后，由第三伺服电机8带动靶材盘201旋转，将靶材盘201上另一个有靶材的第二靶材腔2012转动到靶容器2的正下方与靶容器的圆柱形空腔精确地相重合，推进平台7则上移至第二靶材腔2012的靶材的正下方托住靶材，然后卡门打开，推进平台7则继续上移将靶材推进至靶容器2内且与靶容器2内的靶材紧密结合，推进机构则停止；

(3)向靶材盘201内推入替换靶材：上推机构启动，真空镀膜腔1与备用靶材腔3之间的阀门打开，靶材盘201的托台的打开，第一伺服电机4带动上推平台5上移，则将上推平台5上的备用靶材上移至靶材盘201中没有靶材的第一靶材腔2011内；靶材盘201的托台则关闭托住靶材，第一伺服电机4则带动上推平台5向下移动至备用靶材腔3内的原始位置，真空镀膜腔1与备用靶材腔3之间的阀门关闭；

(4)备用靶材腔3添加靶材：由控制单元控制气阀打开将备用靶材腔3内的通入空气，直至备用靶材腔3内的真空度与大气相同，再将备用靶材腔3的腔门301打开，将靶材放入备用靶材腔3里的上推平台5上，且保证上推平台5在靶材的中心位置，关闭腔门301，再由控制单元控制机械泵、真空泵对备用靶材腔3抽真空，先由机械泵进行初抽，待真空度达到6Pa左右，启动分子泵，由分子泵进行精抽，待备用靶材腔3真空度达到真空镀膜腔1的真空度后，机械泵、真空泵停止。此步骤可以在蒸镀工艺没有进行的任何时候操作，以确保可以连续不断的向真空镀膜腔补充靶材，这样的设置，镀膜真空腔室不用频繁的打开，可以通过打开备用靶材腔添加靶材以实现镀膜工艺的连续进行。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种自动换靶装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)实时推进靶材：当蒸镀工艺在进行时，推进机构根据第二感应器的数据由控制单元控制实时自动的通过第二伺服电机带动推进平台将靶容器内的靶材根据蒸镀工艺的消耗量实时向上推进；

(2)自动换靶材：当蒸镀时消耗完一个靶材后，与靶容器相对应结合的靶材盘上的第一靶材腔则空了，第一靶材腔内的感应器则发出提示，待蒸镀工艺结束后，电子束枪关闭、卡门关闭，由卡门托住靶容器内的靶材，推进平台则向下移动，当下移到靶材盘的下方后，由第三伺服电机带动靶材盘旋转，将靶材盘上另一个有靶材的第二靶材腔转动到靶容器的正下方与靶容器的圆柱形空腔精确地相重合，推进平台则上移至第二靶材腔的靶材的正下方托住靶材，然后卡门打开，推进平台则继续上移将靶材推进至靶容器内且与靶容器内的靶材紧密结合，推进机构则停止；

(3)向靶材盘内推入替换靶材：上推机构启动，真空镀膜腔与备用靶材腔之间的阀门打开，靶材盘的托台打开，第一伺服电机带动上推平台上移，则将上推平台上的备用靶材上移至靶材盘中没有靶材的第一靶材腔内；靶材盘的托台则关闭托住靶材，第一伺服电机则带动上推平台向下移动至备用靶材腔内的原始位置，真空镀膜腔与备用靶材腔之间的阀门关闭。

2.根据权利要求1所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，还包括步骤(4)备用靶材腔添加靶材：由控制单元控制气阀打开向备用靶材腔内通入空气，直至备用靶材腔内的真空度与大气相同，再将备用靶材腔的腔门打开，将靶材放入备用靶材腔里的上推平台上，且保证上推平台在靶材的中心位置，关闭腔门，再由控制单元控制机械泵、真空泵对备用靶材腔抽真空，待备用靶材腔真空度达到镀膜腔室的真空度后，真空泵停止。

3.根据权利要求1所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，所述备用靶材腔设置在所述真空镀膜腔外且位于所述靶容器的下方，所述备用靶材腔与所述真空镀膜腔相连接，且中间设有阀门以隔离或连通；升降机构贯穿所述备用靶材腔、真空镀膜腔与所述靶容器的底部相连接；所述升降机构用于在进行蒸镀工艺时将靶材实时根据靶材的消耗量向上移动和当消耗完一个靶材后将备用靶材腔中的靶材移动至真空镀膜腔内；所述备用靶材腔设有腔门，且所述备用靶材腔连接有真空泵和气阀；所述控制单元包括升降控制单元和真空控制单元；所述升降控制单元与所述升降机构相连接；所述真空控制单元与机械泵、真空泵和气阀相连接。

4.根据权利要求3所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，所述升降机构包括上推机构和推进机构，所述上推机构包括第一伺服电机、上推平台和第一感应器；所述第一伺服电机通过第一丝杆与所述上推平台相连接，所述第一感应器设置在所述备用靶材腔内用于感应所述上推平台上是否有靶材；所述推进机构包括第二伺服电机、推进平台和第二感应器；所述第二伺服电机通过第二丝杆与所述推进平台相连接，所述第二感应器设置在所述靶容器内用于检测靶容器内的靶材。

5.根据权利要求3所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，所述靶容器为圆柱形空腔，所述靶容器的直径大于靶材的直径且所述靶容器的内壁与靶材的外壁的直线距离不超过0.5cm；所述靶容器的下方设置有可旋转的靶材盘，所述靶材盘内设有第一靶材腔和第二靶材腔，所述第一靶材腔和第二靶材腔均为圆柱形空腔，用于容纳备用靶材；所述靶材盘的底部通过第三丝杆贯穿真空镀膜腔在真空镀膜腔外连接有第三伺服电机用于旋转靶材盘。

6.根据权利要求5所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，所述备用靶材腔通过连接管腔与所述真空镀膜腔相连接且伸入真空镀膜腔内与靶材盘相连接，所述阀门设置在所述连接管腔与所述靶材盘的连接处；所述连接管腔的直径与所述靶容器、第一靶材腔和第二靶材腔的直径相同，所述连接管腔与靶容器的位置是错开设置的。

7.根据权利要求6所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，所述靶材盘经过旋转可以使靶材盘上的第一靶材腔和第二靶材腔分别与所述靶容器的圆柱形空腔相重合。

8.根据权利要求7所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，所述靶材盘的第一靶材腔和第二靶材腔内均设有第三感应器和第四感应器。

9.根据权利要求8所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，所述靶容器的下方与所述靶材盘相交接的地方设有卡门，所述卡门的中心设有圆孔。

10.根据权利要求9所述的自动换靶装置的使用方法，其特征在于，所述靶材盘上的第一靶材腔和第二靶材腔的底部均设有托台，所述托台的中心有圆孔以供所述推进平台穿越。