CN117721429B - 磁控溅射镀膜设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于溅射镀膜技术领域，具体涉及一种磁控溅射镀膜设备，包括：机体，形成有镀膜发生室，且机体上还设有连通于镀膜发生室的过料口；上料装置，连接于机体，上料装置的活动端设有载物台，该活动端带动载物台沿直线方向移动；真空装置，连通于镀膜发生室；氩气导入装置，连通于镀膜发生室；离子源，设置于镀膜发生室的顶壁；以及大功率的靶材，设置于镀膜发生室的顶壁，当充入氩气后产生辉光放电，使被离子化的氩气加速冲击于靶材的表面，以使靶材表面的原子飞出，并在基片表面堆积成镀膜；镀膜发生室还连通于保护气源机，当具有镀膜的基片正对离子源时，通入保护气，以在基片的镀膜上覆盖保护膜，解决了基片镀膜品质差且效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及溅射镀膜技术领域，具体地，涉及一种磁控溅射镀膜设备。
背景技术
现有磁控镀膜技术是将靶材分布在镀膜发生室侧边，基片安装在公转工件盘系统上，通过公转旋转的方式来使基片接受靶材的溅射镀膜。
这种状态下，基板因为一直处于旋转状态，只有当基片旋转到靶材相对位置时，才会被镀上膜料，从而基片上膜层生长速率缓慢。而且由于需要将基片固定在工件盘上，每一次安装基片、拆取基片过程都会浪费大量的时间。同时塑料基片的表面在长期存放过程会吸收大量的水汽，导致镀膜结构不稳定。
现有一些厂商通过增加靶材数量的方式来增加镀膜速率，但是这样会增加成本，依旧不能使镀膜效率达到一个较高的水平。
在现有技术中，提出了一种溅射镀膜设备装置。由于注塑机的产出注塑件基片速度非常快，这些注塑件基片表面在微观层面充满缺陷，会在一定时间后在空气中吸附水分子。传统磁控溅射镀膜设备无法适应注塑机快速的产出节奏，往往不能及时让注塑件基片在吸水之前进入真空腔室镀膜，从而导致膜层不牢靠、脱膜等问题，容易打乱生产节奏。
针对上述问题，还需要提供一种更为合理的技术方案，以解决现有技术中基片镀膜品质差且效率低的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁控溅射镀膜设备，以解决现有技术中基片镀膜品质差且效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种磁控溅射镀膜设备，包括：
机体，形成有镀膜发生室，且所述机体上还设有连通于所述镀膜发生室的过料口；
上料装置，连接于所述机体，所述上料装置的活动端设有用于承载基片的载物台，该活动端带动所述载物台沿直线方向移动，以将所述载物台上的基片通过所述过料口送入和退出于所述镀膜发生室；
真空装置，连通于所述镀膜发生室，以朝向所述镀膜发生室抽空至目标真空度；
氩气导入装置，连通于所述镀膜发生室，以向所述镀膜发生室中充入氩气；
离子源，设置于所述镀膜发生室的顶壁，当充入氩气后，所述离子源产生辉光放电，以使离子化的氩气冲击并清洗基片；以及
大功率的靶材，设置于所述镀膜发生室的顶壁，当充入氩气后产生辉光放电，使被离子化的氩气加速冲击于所述靶材的表面，以使靶材表面的原子飞出，并在基片表面堆积成镀膜；
其中，所述镀膜发生室还连通于保护气源机，当具有镀膜的基片正对所述离子源时，通入保护气，以在所述基片的镀膜上覆盖保护膜。
在一种可能的设计中，所述上料装置包括：
第一线性驱动器，其伸缩端连接于安装座，所述安装座在竖直方向上具有基础高度；以及
第二线性驱动器，连接于所述安装座，且其伸缩端连接于所述载物台。
在一种可能的设计中，所述机体上设有平行于所述第一线性驱动器的伸缩方向的导向槽，所述安装座的底部嵌设于所述导向槽中。
在一种可能的设计中，所述载物台上设有用于限定所述基片移动范围的凹槽。
在一种可能的设计中，所述离子源位于靠近所述过料口的一侧。
在一种可能的设计中，所述真空装置连接于所述机体并且连通于所述镀膜发生室的底壁。
在一种可能的设计中，所述机体的底部设有带有刹车的滚轮。
在一种可能的设计中，该设备还包括检测装置和控制器，所述检测装置用于检测所述载物台的当前位置信息；所述控制器通信连接于所述检测装置、上料装置、真空装置、氩气导入装置和保护气源机，以根据所述检测装置传递的当前位置信息，对应地控制所述检测装置、上料装置、真空装置、氩气导入装置和保护气源机执行相应的操作。
该磁控溅射镀膜设备的工作过程可以概述为：将基片放在传送装置上，传送进镀膜发生室中离子源位置并且闭合镀膜发生室。开启真空装置将真空度抽至所需真空度。充入氩气，开启离子源产生辉光放电，使氩气离子化，冲击并清洗基片，完成基片清洗工作。清洗完成后，传送装置将基片继续往前传送，至与靶材面对面位置。充入氩气，开启大功率的靶材，产生辉光放电，氩气形成氩离子，在电场与磁场共同作用力下，加速冲击到靶材表面。氩离子与靶材表面原子碰撞，能量互换，使靶材表面原子飞出，在基片表面堆积成膜。镀膜完成后，回到离子源位置，充入特殊保护气体，用离子源为基片覆盖上一层特殊保护膜，用以防止膜层接触大气后产生氧化。向真空室通入大气，传送装置将基片传送出真空腔室，将基片取出，即完成一轮的基片镀膜工作。
通过上述技术方案，基片与大功率的靶材面对面溅射成膜，相对于传统基片附着于公转旋转、使用普通靶材溅射反应的方式而言，该磁控溅射镀膜设备可以提高基片表面的成膜速度，并且有效改善基片表面的成膜质量。采用传动方式将基片送入镀膜发生室，不需要将基片附着于公转工件盘系统上，避免人员在狭隘空间中操作不便，且更加快速，能满足注塑件生产流程全自动化需求。另外，该磁控溅射镀膜设备结构简单、镀膜发生室体积小，可以增加真空的抽气速度，有效缩短镀膜周期，提升对基片表面的镀膜效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是背景技术中传统镀膜设备的结构示意图；
图2是本公开提供的磁控溅射镀膜设备的结构示意图，其中，载物台移动至镀膜发生室中，并正对离子源；
图3是本公开提供的磁控溅射镀膜设备的结构示意图，其中，载物台移动至镀膜发生室中，并正对靶材；
图4是本公开提供的磁控溅射镀膜设备的结构示意图，其中，载物台朝向外侧移动，并且载物台正对离子源；
图5是本公开提供的磁控溅射镀膜设备的结构示意图，载物台移出至镀膜发生室外。
附图标记说明
1-机体，2-传送装置，21-第一线性驱动器，22-第二线性驱动器，23-安装座，3-真空装置，4-离子源，5-靶材，6-载物台，60-凹槽，7-滚轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
根据本发明的第一方面，提供了一种磁控溅射镀膜设备。其中，图1示出了背景技术中传统镀膜设备的结构示意图，图2至图5示出了改进后磁控溅射镀膜设备的一种具体实施例。
参阅图2至图5所示，该磁控溅射镀膜设备包括：机体1，形成有镀膜发生室，且机体1上还设有连通于镀膜发生室的过料口；上料装置，连接于机体1，上料装置的活动端设有用于承载基片的载物台6，该活动端带动载物台6沿直线方向移动，以将载物台6上的基片通过过料口送入和退出于镀膜发生室；真空装置3，连通于镀膜发生室，以朝向镀膜发生室抽空至目标真空度；氩气导入装置，连通于镀膜发生室，以朝向镀膜发生室中充入氩气；离子源4，设置于镀膜发生室的顶壁，当充入氩气后，离子源4产生辉光放电，以使离子化的氩气冲击并清洗基片；以及大功率的靶材5，设置于镀膜发生室的顶壁，当充入氩气后产生辉光放电，使被离子化的氩气加速冲击于靶材5的表面，以使靶材5表面的原子飞出，并在基片表面堆积成镀膜；其中，镀膜发生室还连通于保护气源机，当具有镀膜的基片正对离子源4时，通入保护气，以在基片的镀膜上覆盖保护膜。
该磁控溅射镀膜设备的工作过程可以概述为：
第一步：将基片放在传送装置2上，传送进镀膜发生室中离子源4位置并且闭合镀膜发生室。
第二步：开启真空装置3将真空度抽至所需真空度。
第三步：充入氩气，开启离子源4产生辉光放电，使氩气离子化，冲击并清洗基片，完成基片清洗工作。
第四步：清洗完成后，传送装置2将基片继续往前传送，至与靶材5面对面位置。
第五步：充入氩气，开启大功率的靶材5，产生辉光放电，氩气形成氩离子，在电场与磁场共同作用力下，加速冲击到靶材5表面。氩离子与靶材5表面原子碰撞，能量互换，使靶材5表面原子飞出，在基片表面堆积成膜。
第六步：镀膜完成后，回到离子源4位置，充入特殊保护气体，用离子源4为基片覆盖上一层特殊保护膜，用以防止膜层接触大气后产生氧化。
第七步：向真空室通入大气，传送装置2将基片传送出真空腔室，将基片取出，即完成一轮的基片镀膜工作。
换上新基片，重复以上步骤。
通过上述技术方案，基片与大功率的靶材5面对面溅射成膜，相对于传统基片附着于公转旋转、使用普通靶材5溅射反应的方式而言，该磁控溅射镀膜设备可以提高基片表面的成膜速度，并且有效改善基片表面的成膜质量。采用传动方式将基片送入镀膜发生室，不需要将基片附着于公转工件盘系统上，避免人员在狭隘空间中操作不便，且更加快速，能满足注塑件生产流程全自动化需求。另外，该磁控溅射镀膜设备结构简单、镀膜发生室体积小，可以增加真空的抽气速度，有效缩短镀膜周期，提升对基片表面的镀膜效率。
在本公开提供的一种实施例中，上料装置包括：第一线性驱动器21，其伸缩端连接于安装座23，安装座23在竖直方向上具有基础高度；以及第二线性驱动器22，连接于安装座23，且其伸缩端连接于载物台6。由此一来，不仅可以通过第一线性驱动器21的伸缩来调节载物台6的位置，更可以配合第二线性驱动器22工作，能在减少占位空间的情况下，扩大载物台6的工作范围。
具体地，在本公开中，第一线性驱动器21和第二线性驱动器22可以配设为气缸。对于该气缸的规格和形状，本领域技术人员可以根据实际需求灵活配设。
当然，第一线性驱动器21也可以是配设为例如液压缸、直线模组等任意合适的驱动器。
在本公开提供的一种实施例中，机体1上设有平行于第一线性驱动器21的伸缩方向的导向槽，安装座23的底部嵌设于导向槽中。这样设置，当第一线性驱动器21动作时，能够使安装座23同步地沿着该导向槽移动，有益于提高位移的平稳性和运动方向的准确性。
具体地，安装座23形成为呈L形的板状结构，以能够在定位安装的同时，保证其整体的抗弯强度。
在本公开提供的一种实施例中，载物台6上设有用于限定基片移动范围的凹槽60。这样设置，可以将基片限定于该凹槽60中，可防止该基片在气压的作用下脱离原来的位置，从而通过约束基片位置的方式来保证其表面成膜质量。
当然，对于凹槽60的具体构造，可以根据基片的形状、规格灵活配设。
在本公开提供的示例性实施方式中，离子源4位于靠近过料口的一侧。这样设置，可以对载物台6的行驶路径进行优化，从而减少等待时间，提高整体镀膜效率。
在本公开中，真空装置3连接于机体1并且连通于镀膜发生室的底壁。这样设置，有益于将镀膜发生室快速地抽吸至目标真空度。
在本公开中，机体1的底部设有带有刹车的滚轮7，以便于将整个设备轻松推行至目标位置，以更好地适应于不同的应用场景。
该设备还包括检测装置和控制器，检测装置用于检测载物台6的当前位置信息；控制器通信连接于检测装置、上料装置、真空装置3、氩气导入装置和保护气源机，以根据检测装置传递的当前位置信息，对应地控制检测装置、上料装置、真空装置3、氩气导入装置和保护气源机执行相应的操作。
在本公开提供的实施例中，检测装置配设为例如红外测距传感器、激光位移传感器、雷达等任意合适的检测仪，而控制器配设为PLC可编程逻辑控制器，其具有信号的处理能力。
而在其他实施例中，控制器还可以配设为中央处理器（Central ProcessingUnit，CPU）或集成电路芯片，均具有信号的处理能力。
在实现过程中，上述功能可以通过控制器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的控制器还可以是通用处理器，包括网络处理器（Network Processor，NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。对此，本领域技术人员可以在现有技术的基础上进行常规性改进得到。
在本公开中，检测装置、上料装置、真空装置3、氩气导入装置、保护气源机、检测装置和控制器可以是通过GPRS、WiFi、蓝牙等各种本领域公知的无线传输协议实现数据的传输，从而减少信号线的铺设。当然，也可以通过通信线缆等实现数据的有线传输，本发明对此不做限制。
在本公开提供的一种实施例中，控制器通信连接于终端，终端配设为扬声器和/或显示器。具体地，在本公开中，终端配设为显示器，可以通过图像的方式展示镀膜发生室中的镀膜实景以及当前镀膜进度、镀膜参数。而扬声器则是可以语音播报的方式提示当前的镀膜情况。对此，本领域技术人员可以根据实际需求灵活配设。
应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (7)
1.一种磁控溅射镀膜设备，其特征在于，包括：
机体，形成有镀膜发生室，且所述机体上还设有连通于所述镀膜发生室的过料口；
上料装置，连接于所述机体，所述上料装置的活动端设有用于承载基片的载物台，该活动端带动所述载物台沿直线方向移动，以将所述载物台上的基片通过所述过料口送入和退出于所述镀膜发生室；
真空装置，连通于所述镀膜发生室，以朝向所述镀膜发生室抽空至目标真空度；
氩气导入装置，连通于所述镀膜发生室，以向所述镀膜发生室中充入氩气；
离子源，设置于所述镀膜发生室的顶壁，当充入氩气后，所述离子源产生辉光放电，以使离子化的氩气冲击并清洗基片；以及
大功率的靶材，设置于所述镀膜发生室的顶壁，当充入氩气后产生辉光放电，使被离子化的氩气加速冲击于所述靶材的表面，以使靶材表面的原子飞出，并在基片表面堆积成镀膜；
其中，所述上料装置包括：
第一线性驱动器，其伸缩端连接于安装座，所述安装座在竖直方向上具有基础高度；以及
第二线性驱动器，连接于所述安装座，且其伸缩端连接于所述载物台；
所述镀膜发生室还连通于保护气源机，当具有镀膜的基片正对所述离子源时，通入保护气，以在所述基片的镀膜上覆盖保护膜。
2.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述机体上设有平行于所述第一线性驱动器的伸缩方向的导向槽，所述安装座的底部嵌设于所述导向槽中。
3.根据权利要求1或2所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述载物台上设有用于限定所述基片移动范围的凹槽。
4.根据权利要求1或2所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述离子源位于靠近所述过料口的一侧。
5.根据权利要求1或2所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述真空装置连接于所述机体并且连通于所述镀膜发生室的底壁。
6.根据权利要求1或2所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述机体的底部设有带有刹车的滚轮。
7.根据权利要求1或2所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，该设备还包括检测装置和控制器，所述检测装置用于检测所述载物台的当前位置信息；所述控制器通信连接于所述检测装置、上料装置、真空装置、氩气导入装置和保护气源机，以根据所述检测装置传递的当前位置信息，对应地控制所述检测装置、上料装置、真空装置、氩气导入装置和保护气源机执行相应的操作。
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