一种磁控溅射镀膜装置的制作方法

本实用新型涉及镀膜装置的技术领域，具体涉及一种磁控溅射镀膜装置。

背景技术：

磁控溅射镀膜是指将涂层材料做为靶阴极，利用氩离子轰击靶材，产生阴极溅射，把靶材原子溅射到工件上形成沉积层的一种镀膜技术，但目前发现，随着镀膜的进行，与阴极相连接的靶材会被不断的消耗，并且与待加工基板的距离会随着消耗的过程不断增加，但是目前发现：由于靶材与待加工基板之间的距离无法进行调整，从而无法保证镀膜的稳定性和均匀性。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种磁控溅射镀膜装置，从而缓解现有靶材与待加工基板之间的距离无法调整所带来的技术问题。

(一)技术方案

本实用新型提供了一种磁控溅射镀膜装置，所述磁控溅射镀膜装置包括：工艺腔室、溅射电源、和至少一个阴极机构，所述溅射电源的正极与所述工艺腔室相连接，且所述溅射电源的负极与所述阴极机构相连接，所述阴极机构包括：阴极、靶材和升降单元，所述阴极的一端与所述升降单元相连接，且所述阴极的另一端与靶材相连接，所述靶材设置于所述工艺腔室内，所述升降单元用于带动靶材做靠近或远离待加工基板的运动，以调节靶材与待加工基板之间的距离。

可选的，所述阴极机构还包括：激光测距传感器，所述激光测距传感器的设置位置与所述升降单元的设置位置相同，且所述激光测距传感器的发射端朝向所述靶材的方向，所述激光测距传感器发出的激光照射在靶材的消耗处，所述激光测距传感器用于实时检测与靶材消耗处之间的距离。

可选的，所述升降单元与所述激光测距传感器均设置在所述工艺腔室的外侧，所述激光测距传感器与所述工艺腔室的光路相接触的位置设有观察窗，且所述激光测距传感器发出的激光穿过观察窗照射在靶材的消耗处。

可选的，所述磁控溅射镀膜装置还包括plc控制器，所述plc控制器设置在所述工艺腔室的一侧，所述升降单元和激光测距传感器均与所述plc控制器电性连接，所述激光测距传感器将实时检测到的距离信号发送给plc控制器，所述plc控制器将根据距离信号调节升降单元的转数，以改变靶材与待加工基板之间的距离。

可选的，所述plc控制器包括中央处理模块和储存模块，所述储存模块的输出端与中央处理模块的一个输入端相连接，且所述储存模块用于储存预设的激光测距传感器与靶材之间的距离，并将该距离作为工艺参数。

可选的，所述plc控制器内还包括差值判断模块，所述差值判断模块用于将接收到的距离信号与预设的工艺参数进行差值分析，并将差值分析结果传输给中央处理模块，所述中央处理模块将该差值分析结果转化为升降单元的转数调整信息，以改变靶材与待加工基板之间的距离。

可选的，所述激光测距传感器的输出端与所述差值判断模块的输入端相连接，所述差值判断模块的输出端与所述中央处理模块的另一个输入端相连接。

可选的，所述中央处理模块的一个输出端与所述升降单元的控制器输入端相连接，所述中央处理模块用于将接收到的差值分析结果转化为升降单元的参数调整信息，并将该调整信息实时发送给升降单元的控制器，以改变靶材与待加工基板之间的距离。

可选的，所述工艺腔室内设有传输装置，待加工基板放置在所述传输装置上，所述阴极机构设置在靠近待加工基板的一侧。

可选的，所述阴极机构设置为至少两个，两个所述阴极机构设置在所述工艺腔室的两端，且两个所述阴极机构均设置在所述工艺腔室的同一侧壁面上。

(二)有益效果：

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种磁控溅射镀膜装置，所述磁控溅射镀膜装置包括：工艺腔室、溅射电源、和至少一个阴极机构，所述溅射电源的正极与所述工艺腔室相连接，且所述溅射电源的负极与所述阴极机构相连接，所述阴极机构包括：阴极、靶材和升降单元，所述阴极的一端与所述升降单元相连接，且所述阴极的另一端与靶材相连接，所述靶材设置于所述工艺腔室内，所述升降单元用于带动靶材做靠近或远离待加工基板的运动，以调节靶材与待加工基板之间的距离；本实用新型通过根据靶材的消耗程度，对升降单元的参数进行调整，从而调节靶材与待加工基板之间的距离，进而保证镀膜的稳定性和均匀性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中升降单元与激光测距传感器配合的结构框图。

附图标记：

1、工艺腔室；2、阴极机构；3、靶材；4、升降单元；5、激光测距传感器；6、观察窗；7、差值判断模块；8、中央处理模块；9、波纹管；10、传输装置；11、储存模块；12、待加工基板；13、阴极。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1和图2所示，本申请公开了一种磁控溅射镀膜装置，磁控溅射镀膜装置包括：工艺腔室1、溅射电源、和至少一个阴极机构2，溅射电源的正极与工艺腔室1相连接，具体的，溅射电源的正极与工艺腔室1的接地线相连接，且溅射电源的负极与阴极机构2相连接，阴极机构2包括：阴极13、靶材3和升降单元4，其中，升降单元4可以是升降电机或升降气缸、油缸等，优选的，升降单元4设置为升降电机，阴极13为平面阴极13，靶材3为石墨靶材；阴极13的一端与升降单元4相连接，且阴极13的另一端与靶材3相连接，升降单元4可以设置在工艺腔室1的外侧，也可以设置在工艺腔室1的内侧，靶材3设置于工艺腔室1内，升降单元4用于带动靶材3做靠近或远离待加工基板12的运动，以调节靶材3与待加工基板12之间的距离，优选的，升降单元4设置为伺服电机，通过调整伺服电机的参数可以实时改变靶材3与待加工基板12之间的距离，由于伺服电机的调整精度比较高，可以达到0.1mm以内，可以更为精确地调整靶材3与待加工基板12之间的距离，升降单元4的选型根据生产需要进行确定，例如：升降单元4的型号为，r88d-1sn04h-ect或r88m-1m40030t-o均可。

本实用新型通过根据靶材3的消耗程度，对升降单元4的参数进行调整，从而调节靶材3与待加工基板12之间的距离，进而保证镀膜的稳定性和均匀性。

使用时，在工艺腔室1内通入氩气，利用溅射电源在阴极13与待加工基板12之间产生电场，之后电子在电场e的作用下飞向待加工基板12，并在飞行过程中与氩原子发生碰撞，使氩原子发生电离，产生氩正离子和新的电子，新的电子将继续飞向待加工基板12，而氩离子则在电场作用下加速飞向设置在阴极13的靶材3，并且最终以高能量轰击靶材3的表面，使靶材3发生溅射，从而实现在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在待加工基板12上形成薄膜，进而完成镀膜工艺。

根据本实用新型的一个实施例，为了更精准的调节靶材3与待加工基板12之间的距离，阴极机构2还包括：激光测距传感器5，激光测距传感器5可以设置在工艺腔室1外侧，或者可以设置在工艺腔室1的里面，激光测距传感器5的设置位置与升降单元4的设置位置相同，该设计保证通过激光测距传感器5检测到的距离信号，可以通过升降单元4精准的调节靶材3与待加工基板12之间的距离，且激光测距传感器5的发射端朝向靶材3的方向，激光测距传感器5发出的激光照射在靶材3的消耗处，激光测距传感器5用于实时检测与靶材3消耗处之间的距离。

根据本实用新型的一个实施例，升降单元4与激光测距传感器5均设置在工艺腔室1的外侧，激光测距传感器5与工艺腔室1的光路相接触的位置设有观察窗6，且激光测距传感器5发出的激光穿过观察窗6照射在靶材3的消耗处；优选的，观察窗6采用低介电常数的材质制成，低介电常数保证激光可以穿透观察窗6，而不会被观察窗6吸收；使用时，激光测距传感器5的发射端向靶材3表面发射激光，当激光与靶材3相接触后激光会被反射，而激光测距传感器5的接收端将接收到部分被反射的激光，激光测距传感器5的计时器将实时测定激光束从发射到接收的时间，计算出从激光测距传感器5的发射端到靶材3之间的距离。

根据本实用新型的一个实施例，升降单元4与工艺腔室1之间设有波纹管9，波纹管9用于对升降单元4与工艺腔室1的连接处进行密封，从而保证工艺腔室1的真空环境，进而保证镀膜效果。

根据本实用新型的一个实施例，为实现升降单元4与激光测距传感器5之间精准的控制，磁控溅射镀膜装置还包括plc控制器，plc控制器设置在工艺腔室1的一侧，升降单元4和激光测距传感器5均与plc控制器电性连接，激光测距传感器5将实时检测到的距离信号发送给plc控制器，plc控制器将根据距离信号调节升降单元4的转数，以改变靶材3与待加工基板12之间的距离，其中，不仅限于调节升降单元4的转数，例如可以通过调节升降单元4的功率和时间亦在本申请考虑的参数范围内。

根据本实用新型的一个实施例，plc控制器包括中央处理模块8和储存模块11，储存模块11的输出端与中央处理模块8的一个输入端相连接，且储存模块11用于储存预设的激光测距传感器5与靶材3之间的距离，并将该距离作为工艺参数。

根据本实用新型的一个实施例，plc控制器内还包括差值判断模块7，差值判断模块7用于将接收到的距离信号与预设的工艺参数进行差值分析，即用预设的工艺参数减去接收到的距离的差值，并将差值分析结果传输给中央处理模块8，中央处理模块8将该差值分析结果转化为升降单元4的转数调整信息，以改变靶材3与待加工基板12之间的距离。

根据本实用新型的一个实施例，激光测距传感器5的输出端与差值判断模块7的输入端相连接，用于获取存储模块内预设的工艺参数，差值判断模块7的输出端与中央处理模块8的另一个输入端相连接。

根据本实用新型的一个实施例，中央处理模块8的一个输出端与升降单元4的控制器输入端相连接，中央处理模块8用于将接收到的差值分析结果转化为升降单元4的参数调整信息，并将该调整信息实时发送给升降单元4的控制器，以改变靶材3与待加工基板12之间的距离。

具体的，调节靶材3与待加工基板12之间的距离的方法步骤如下：

s1：在plc控制器的存储模块中输入预设的激光测距传感器5与靶材3之间的距离作为工艺参数。

s2：利用激光传感器实施测出激光测距传感器5的发射端到靶材3之间的距离，之后将该距离信息传输给plc控制器的差值判断模块7。

s3：差值判断模块7将接收到的距离与预设的激光测距传感器5与靶材3之间的距离进行差值分析，即用预设的工艺参数减去接收到的距离的差值，该差值为靶材3消耗的厚度，当差值为0时，则返回s2；当差值不为0时，将差值分析结果实时传输给中央处理模块8。

s4：中央处理模块8接收到差值判断模块7发出的差值分析结果，并将差值分析结果转化为升降单元4的参数调整信息，并将该调整信息实时发送给升降单元4的控制器，以改变靶材3与待加工基板12之间的距离，例如靶材3消耗2mm，则对应的改变升降单元4的参数，促使靶材3与待加工基板12之间的距离缩短2mm，保证在镀膜过程中，靶材3与待加工基板12之间的距离一致保持在恒定数值，从而保证镀膜的稳定性和均匀性。

根据本实用新型的一个实施例，为了保证待加工基板12的表面全部被镀膜，工艺腔室1内设有传输装置10，待加工基板12放置在传输装置10上，传输装置10可以设置为输送带或滚筒，阴极机构2设置在靠近待加工基板12的一侧，从而保证待加工基板12的表面均被镀上薄膜，保证待加工基板12的镀膜效果。

根据本实用新型的一个实施例，由于一个阴极机构2镀膜的范围是有限的，为了保证待加工基板12上的镀膜效果，可以设置两个阴极机构2配合工作，理论上是，设置的阴极机构2数量越多，待加工基板12上的镀膜效果越好，不会出现未镀膜的区域，但为了保证镀膜效果的同时节省成本，阴极机构2设置为至少两个，两个阴极机构2设置在工艺腔室1的两端，且两个阴极机构2均设置在工艺腔室1的同一侧壁面上，该设计保证两个阴极机构2配合进行的镀膜工艺均镀在待加工基板12的同一平面上，而不会出现镀在不同平面的情况，保证镀膜效果。

下面对本实用新型的工作过程进行说明：

使用时，接通电源，在工艺腔室1内通入氩气，利用溅射电源在阴极13与待加工基板12之间产生电场，之后电子在电场e的作用下飞向待加工基板12，并在飞行过程中与氩原子发生碰撞，使氩原子发生电离，产生氩正离子和新的电子，新的电子将继续飞向待加工基板12，而氩离子则在电场作用下加速飞向设置在阴极13的靶材3，并且最终以高能量轰击靶材3的表面，使靶材3发生溅射，从而实现在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在待加工基板12上形成薄膜，进而完成镀膜工艺。

同时，靶材3与待加工基板12之间的距离的调整过程如下：

s1：在plc控制器的存储模块中输入预设的激光测距传感器5与靶材3之间的距离作为工艺参数。

s2：利用激光传感器实施测出激光测距传感器5的发射端到靶材3之间的距离，之后将该距离信息传输给plc控制器的差值判断模块7。

s3：差值判断模块7将接收到的距离与预设的激光测距传感器5与靶材3之间的距离进行差值分析，即用预设的工艺参数减去接收到的距离的差值，该差值为靶材3消耗的厚度，当差值为0时，则返回s2；当差值不为0时，将差值分析结果实时传输给中央处理模块8。

s4：中央处理模块8接收到差值判断模块7发出的差值分析结果，并将差值分析结果转化为升降单元4的参数调整信息，并将该调整信息实时发送给升降单元4的控制器，以改变靶材3与待加工基板12之间的距离，例如靶材3消耗2mm，则对应的改变升降单元4的参数，促使靶材3与待加工基板12之间的距离缩短2mm，保证在镀膜过程中，靶材3与待加工基板12之间的距离一致保持在恒定数值，从而保证镀膜的稳定性和均匀性。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何方向。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。