CN110760808A - 一种曲面屏磁控溅射组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种曲面屏磁控溅射组件，包括公自转伞具转架和多组阴极组件，多组阴极组件与公自转伞具转架不接触，多组阴极组件沿公自转伞具转架的周向分布，每组阴极组件包括两个阴极装置，每个阴极装置包括磁棒，每组阴极组件的两个磁棒的磁场方向可调节，公自转伞具转架包括自转架和多组用于装载基片的公自转架，自转架绕其中心轴可自转的设置，公自转架可自转的安装在自转架上，自转架自转时带动多组公自转架绕所述中心轴公转。本发明基片架带动基片自转同时公转，每组阴极组件的两个磁棒的磁场方向可调节的设置，溅射沉积更均匀。
Description
技术领域
本发明涉及镀膜生产技术领域，具体为一种曲面屏磁控溅射组件。
背景技术
磁控溅射是指电子在电场的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射，在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。
现有磁控溅射工艺中采用孪生双靶时，如图1所示，对应的两组磁棒的磁场方向C平行，见图1，由此产生的溅射粒子平行地飞向基片，此种类型的孪生双靶为孪生平行双靶，适用平面基片，可以使溅射粒子均匀的沉积在平面基片上。然而，对于曲面手机屏等曲面基片来说，孪生平行双靶不能使溅射粒子均匀的沉积在基片上。
另外，对于现有伞具转架或公转基片架，基片架以公转方式进行旋转，带动基片以公转方式进行旋转，对于曲面基片来说，随着公转进行，曲面基片的各部分受到磁场强度偏差较大，导致溅射粒子的沉积不均匀。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种曲面屏磁控溅射组件，基片架带动基片自转同时公转，使在其它条件相同的情况下，基片转过的转数、被镀膜的层数远大于基片仅公转时的对应参数，基片每层沉积的膜厚度小于基片仅公转时的膜厚度；每组阴极组件的两个磁棒的磁场方向可调节的设置，使曲面基片各角度在公转时能更大范围的接收溅射粒子，溅射沉积更均匀。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：包括公自转伞具转架和多组阴极组件，多组阴极组件与公自转伞具转架不接触，多组阴极组件沿公自转伞具转架的周向分布，每组阴极组件包括两个阴极装置，每个阴极装置包括磁棒，每组阴极组件的两个磁棒的磁场方向可调节，公自转伞具转架包括自转架和多组用于装载基片的公自转架，自转架绕其中心轴可自转的设置，公自转架可自转的安装在自转架上，自转架自转时带动多组公自转架绕所述中心轴公转。
作为上述技术方案的进一步改进为：
每组阴极组件2的两个磁棒21的磁场方向朝向基片架一侧的夹角为α，0°＜α＜180°，夹角α的大小可调节。
自转架包括第一自转盘、第二自转盘和多个连接杆，第一自转盘和第二自转盘平行间隔设置且垂直于所述中心轴，多个连接杆位于第一自转盘和第二自转盘之间，连接杆的两端分别垂直连接第一自转盘和第二自转盘。
第一自转盘包括圆环和多个辐射杆，圆环和多个辐射杆连接形成轮毂状结构。
多个辐射杆相对圆环的中心线对称布置，辐射杆和圆环位于同一平面内，辐射杆为杆状，一端连接圆环的中心，另一端连接圆环。
多个连接杆相对于所述中心轴对称布置，连接杆的数量和辐射杆的数量一致，连接杆一端连接一辐射杆、另一端连接第二自转盘。
公自转架包括基片架和公自转轴，基片架通过公自转轴安装在自转架上，且基片架绕公自转轴可自转的设置。
多组公自转轴相对所述中心轴对称布置，公自转轴和所述中心轴平行。
基片架为柱体，基片架的中心线和公自转轴重合。
公自转轴的一端连接圆环，另一端连接第二自转盘。
所述溅射组件还包括驱动装置，驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮和旋转底座，驱动齿轮固定套接在驱动电机的驱动轴的外部，旋转底座呈环形，旋转底座位于第二自转盘下方、和第一自转盘平行，且旋转底座的中心线和所述中心轴重合，旋转底座固定连接在自转架的底部，旋转底座的底部滑设在一环形轨道上，环形的旋转底座的内圈上沿圆周方向设有一圈轮齿，驱动齿轮和旋转底座内圈的齿轮啮合。
驱动装置还包括多个公自转齿轮，公自转齿轮和第一自转盘平行，每个公自转轴伸出第二自转盘的一端固定套接一个公自转齿轮，旋转底座位于多个公自转齿轮围成的圆的内部，多个公自转齿轮和旋转底座外圈的齿轮啮合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基片架带动基片自转同时公转，使在其它条件相同的情况下，基片转过的转数、被镀膜的层数远大于基片仅公转时的对应参数，基片每层沉积的膜厚度小于基片仅公转时的膜厚度；另外，每组阴极组件的两个磁棒的磁场方向可调节的设置，曲面基片各角度在公转时能更大范围的接收溅射粒子，溅射沉积更均匀；驱动装置只需一个电机，通过旋转底座的啮合，同时驱动自转架的自转、基片架的公转和自转，运行稳定精准，结构简单成本低。
附图说明
图1为孪生平行双靶的磁场方向示意图；
图2为本发明一个实施例的结构示意图；
图3为本发明一个实施例的阴极组件结构示意图；
图4为阴极装置结构示意图；
图5为本发明一个实施例的阴极装置的磁场方向示意图；
图6为本发明一个实施例的公自转伞具转架结构示意图；
图7为本发明一个实施例的公自转伞具转架剖面结构示意图；
图8为图7的A处结构放大示意图；
图9为本发明一个实施例的结构底部示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的一种曲面屏磁控溅射组件作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种曲面屏磁控溅射组件，如图2～图9所示，包括公自转伞具转架1和多组阴极组件2，自转伞具转架1和多组阴极组件2安装在相应的镀膜箱体内的镀膜腔室内，所述镀膜箱体设有供打开或关闭所述镀膜腔室的门体3，所述镀膜箱体的壁上还设有分子泵，用于对所述镀膜腔室内进行抽真空操作，以便于后续的真空镀膜操作。上述抽真空操作可采用本领域技术人员熟知的现有抽真空技术，且不影响本文要求保护的技术方案，在此不再赘述。
多组阴极组件2与公自转伞具转架1不接触，多组阴极组件2沿公自转伞具转架1的周向分布。较佳的，包括五组阴极组件2，其中门体上安装有一组阴极组件2，门体3上还安装有一组清洗装置4，较佳的，清洗装置4为等离子清洗机，等离子清洗机用于对基片进行清洗，以保证基片的清洁，从而防止杂质出现导致镀膜失败。等离子清洗机的清洗原理为本领域技术人员所熟知的现有技术，且不影响本文要求保护的技术方案，在此不再赘述。门体3上安装阴极组件2和清洗装置4的方式可以充分利用箱体内的镀膜腔室的空间。
如图3所示，每组阴极组件2包括阴极安装座23和两个阴极装置，两个阴极装置设于阴极安装座23上。每个阴极装置包括磁棒21和靶材22，靶材22为圆筒状，磁棒21位于靶材22内，磁棒21包括两个磁铁211，两个磁铁211的极性相反安装，即两个磁铁211的N极和S极相反安装,如图4所示，每个磁棒21的磁场方向C如图5所示，每组阴极组件2的两个磁棒21的磁场方向C可调节。两个磁棒21的两个磁场方向C朝向基片架一侧的夹角为α，0°＜α＜180°，且夹角α的大小可调节，即磁场方向C的角度可调节。如此设置，使溅射粒子的溅射角度为α，溅射到基片的溅射粒子覆盖的宽度大于两个磁棒21之间的距离，换句话说，与孪生平行双靶相比，本技术方案的阴极组件2的两个磁棒21扩大了溅射粒子的覆盖范围，且各不同形状的曲面基片可得通过实验或计算确定一合适的磁场角度C，使曲面玻璃等曲面基片溅射更均匀。磁场方向C的调节可通过旋转和移动磁棒21实现。
如图6和图7所示，公自转伞具转架1包括自转架、多组用于装载基片的公自转架12。自转架绕其中心轴可自转的设置，具体的，自转架包括第一自转盘111、第二自转盘112和多个连接杆113，第一自转盘111和第二自转盘112平行间隔设置且垂直于所述中心轴，多个连接杆113位于第一自转盘111和第二自转盘112之间，连接杆113的两端分别垂直连接
第一自转盘111和第二自转盘112。第一自转盘111包括圆环1111和多个辐射杆1112，圆环1111和多个辐射杆1112连接形成轮毂状结构。具体的，多个辐射杆1112相对圆环1111的中心线对称布置，辐射杆1112和圆环1111位于同一平面内，辐射杆1112为杆状，一端连接圆环1111的中心，另一端连接圆环1111。
第二自转盘112为非镂空结构，较佳的，第二自转盘112包括一个圆盘和一体连接在圆盘圆周的两个圆环，两个圆环不平齐，具体的，第一圆环的内圈一体连接所述圆盘的圆周，第二圆环的内圈一体连接第一圆环的外圈。两个圆环和圆盘不平齐，换句话说，所述圆盘、第一圆环和第二圆环不在同一平面内，所述公自转伞具转架1水平放置时，圆盘、第一圆环和第二圆环的高度依次降低。
由上可知，第一自转盘111为镂空结构，以利于减轻自转架的重量，便于自转架的转动，更节能高效；第二自转盘112为非镂空结构，以将第二自转盘112上方和下方空间隔离，降低溅射离子对第二自转盘112下方部件的污染。
多个连接杆113相对于所述中心轴对称布置，连接杆113的数量和辐射杆1112的数量一致，连接杆113一端连接一辐射杆1112、另一端连接第二自转盘112。连接杆113用于连接第一自转盘111和第二自转盘112，可以降低自转架转动时的震动。
公自转架12可自转的安装在自转架上，自转架自转时带动多组公自转架12绕所述中心轴公转。公自转架12可实现自转和公转同步运转。公自转架12包括基片架121和公自转轴122，基片架121通过公自转轴122安装在自转架上，且基片架121绕公自转轴122可自转的设置。多组公自转轴122相对所述中心轴对称布置，公自转轴122和所述中心轴平行。公自转轴122的一端连接圆环1111，另一端连接第二自转盘112。具体的，基片架121固定套接于公自转轴122的中部，公自转轴122的两端分别通过轴承连接第一自转盘111和第二自转盘112，公自转轴122的一端和圆环1111之间设有轴承，公自转轴122的另一端和第二自转盘112之间设有轴承，即公自转轴122可通过两端的轴承相对自转架转动，并带动基片架121自转。基片架121为柱体，基片架121的中心线和公自转轴122重合。由上可知，基片架121自转同时公转，且自转转速为公转转速的5～15倍。较佳的，基片架121为六棱柱。待镀膜的基片安装在基片架121的侧面上，具体的，待镀膜的基片粘接在基片架121的侧面上。
所述溅射组件还包括驱动装置，驱动装置包括驱动电机51、驱动齿轮52、旋转底座53和多个公自转齿轮54。如图8和9所示，驱动齿轮52固定套接在驱动电机51的驱动轴的外部。公自转齿轮54套接在公自转轴122的伸出第二自转盘112的一端，公自转齿轮54和第一自转盘111平行。每个公自转轴122上固定套接一个公自转齿轮54，即公自转齿轮54和对应的公自转轴122共运动，多个公自转齿轮54均匀间隔的分布在一个圆的圆周上，所述圆的圆心位于所述中心轴上。
旋转底座53呈环形，旋转底座53位于第二自转盘112下方、和第一自转盘111平行，且旋转底座53的中心线和所述中心轴重合。旋转底座53固定连接在自转架的底部，较佳的，旋转底座53的顶部和第二自转盘112固定连接，即旋转底座53和第二自转盘112共运动。旋转底座53的底部滑设在一环形轨道上，所述环形轨道的中心线和所述中心轴重合。环形的旋转底座53的内圈和外圈上均沿圆周方向设有一圈轮齿。旋转底座53位于多个公自转齿轮54所在的圆的内部，多个公自转齿轮54和旋转底座53外圈的齿轮啮合，驱动齿轮52和旋转底座53内圈的齿轮啮合。驱动齿轮52、旋转底座53和多个公自转齿轮54依次传递驱动：驱动电机51带动驱动齿轮52转动，驱动齿轮52带动与其啮合的旋转底座53转动，使环形的旋转底座53滑设在所述环形轨道上，换句话说，旋转底座53带动自转架绕所述中心轴自转，多个公自转齿轮54同步绕所述中心轴自转，同时旋转底座53的外圈带动多个公自转齿轮54自转，多个公自转齿轮54带动与其固定连接的公自转轴122和基片架121自转。由上可知，旋转底座53一方面支撑自转架和公自转架12，另一方面带动自转架和公自转架12转动。所述环形轨道上设置在镀膜腔室内。
本发明的工作过程如下：将待镀膜的基片安装在基片架121、抽真空完毕，真空度达到设定值准备进行溅射镀膜时，通过驱动装置驱动自转架自转，自转架带动多个基片架121绕自转架的中心线公转，同时驱动装置驱动基片架121绕公自转轴122自转，即基片架121带动基片自转同时公转，每组阴极组件2的两个磁棒21形成的磁场方向C可调节。两个磁棒21的两个磁场方向C朝向基片架一侧的夹角为α，0°＜α＜180°，夹角α的大小可调节，所以溅射粒子覆盖范围的宽度大于两个磁棒21之间的距离，随着基片的自转和公转，各个阴极组件2的溅射粒子沉积在基片上。基片架121带动基片自转同时公转，使在其它条件相同的情况下，基片转过的转数、被镀膜的层数远大于基片仅公转时的对应参数，基片每层沉积的膜厚度小于基片仅公转时的膜厚度。换句话说，总的膜厚度相同时，基片同时自转和公转镀的膜层数更多、每层更薄，最后得到的薄膜更均匀。另外，每组阴极组件2的两个磁棒21的磁场方向可调节的设置，增加了溅射粒子覆盖范围和角度，使曲面基片在公转时各角度都能接收溅射粒子，溅射沉积更均匀。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：包括公自转伞具转架(1)和多组阴极组件(2)，多组阴极组件(2)与公自转伞具转架(1)不接触，多组阴极组件(2)沿公自转伞具转架(1)的周向分布，每组阴极组件(2)包括两个阴极装置，每个阴极装置包括磁棒(21)，每组阴极组件(2)的两个磁棒(21)的磁场方向可调节，公自转伞具转架(1)包括自转架和多组用于装载基片的公自转架(12)，自转架绕其中心轴可自转的设置，公自转架(12)可自转的安装在自转架上，自转架自转时带动多组公自转架(12)绕所述中心轴公转。
2.根据权利要求1所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：每组阴极组件(2)的两个磁棒(21)的磁场方向朝向基片架一侧的夹角为α，0°＜α＜180°，夹角α的大小可调节。
3.根据权利要求1所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：自转架包括第一自转盘(111)、第二自转盘(112)和多个连接杆(113)，第一自转盘(111)和第二自转盘(112)平行间隔设置且垂直于所述中心轴，多个连接杆(113)位于第一自转盘(111)和第二自转盘(112)之间，连接杆(113)的两端分别垂直连接第一自转盘(111)和第二自转盘(112)。
4.根据权利要求3所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：第一自转盘(111)包括圆环(1111)和多个辐射杆(1112)，圆环(1111)和多个辐射杆(1112)连接形成轮毂状结构。
5.根据权利要求4所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：公自转架(12)包括基片架(121)和公自转轴(122)，基片架(121)通过公自转轴(122)安装在自转架上，且基片架(121)绕公自转轴(122)可自转的设置。
6.根据权利要求5所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：多组公自转轴(122)相对所述中心轴对称布置，公自转轴(122)和所述中心轴平行。
7.根据权利要求5所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：基片架(121)为柱体，基片架(121)的中心线和公自转轴(122)重合。
8.根据权利要求5所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：公自转轴(122)的一端连接圆环(1111)，另一端连接第二自转盘(112)。
9.根据权利要求5所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：所述溅射组件还包括驱动装置，驱动装置包括驱动电机(51)、驱动齿轮(52)和旋转底座(53)，驱动齿轮(52)固定套接在驱动电机(51)的驱动轴的外部，旋转底座(53)呈环形，旋转底座(53)位于第二自转盘(112)下方、和第一自转盘(111)平行，且旋转底座(53)的中心线和所述中心轴重合，旋转底座(53)固定连接在自转架的底部，旋转底座(53)的底部滑设在一环形轨道上，环形的旋转底座(53)的内圈上沿圆周方向设有一圈轮齿，驱动齿轮(52)和旋转底座(53)内圈的齿轮啮合。
10.根据权利要求9所述的曲面屏磁控溅射组件，其特征在于：驱动装置还包括多个公自转齿轮(54)，公自转齿轮(54)和第一自转盘(111)平行，每个公自转轴(122)伸出第二自转盘(112)的一端固定套接一个公自转齿轮(54)，旋转底座(53)位于多个公自转齿轮(54)围成的圆的内部，多个公自转齿轮(54)和旋转底座(53)外圈的齿轮啮合。
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