具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置的制作方法

1.本说明书涉及真空镀膜技术领域，尤其涉及一种具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置。


背景技术：

2.电子束蒸发技术是在真空条件下利用电子束直接加热坩埚内的蒸发材料，使蒸发材料气化并向基板输运，在基底上凝结形成薄膜的技术。电子束蒸发可以蒸发高熔点材料，比一般电阻加热蒸发热效率高、束流密度大、蒸发速度快，制成的薄膜纯度高、质量好，厚度可以较准确地控制，因此广泛应用于制备高纯薄膜和导电玻璃等各种光学材料薄膜。
3.电子束蒸发的核心在于形成稳定并且聚焦的电子束。现有技术中通常在阴极中设置金属灯丝，灯丝加热后逸出电子，同时在阴极表面施加高压电场使得逸出的电子从阴极高速发射出来。由于电子带有负电，盖板的倾斜面改变了空间电场分布，使得电子束向中心会聚。再通过通电的导磁部件将电子束约束并聚焦引导至装有蒸发材料的容器内，使蒸发材料加热蒸发，从而完成蒸发镀膜。
4.然而，导磁部件均存在磁滞回线，当切断电源后，导磁部件不可避免存在磁化现象，尤其是在长时间使用后。如果继续使用磁化后的导磁部件，产生的空间磁场将有所变化，空间磁场的重复性变差，反应到电子束的蒸发性能上，即为电子束光斑发生漂移，光斑重复性变差。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的不足，本说明书的一个目的是提供一种具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置，可以有效解决导磁部件磁化的问题，从而提高电子束蒸发的重复性和稳定性。
6.为达到上述目的，本说明书实施方式提供一种具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置，包括：
7.用于发射电子束的发射机构，所述发射机构包括通电后能放射电子的灯丝和用于容纳所述灯丝的盖板；
8.用于盛放蒸发材料的盛放机构；
9.用于产生磁场的电磁铁；
10.设置于所述发射机构背离所述盛放机构一侧的扫描线圈，所述电子束能穿过所述扫描线圈，所述扫描线圈用于提供使所述电子束在所述盛放机构表面扫描的扫描磁场；
11.与所述电磁铁相连用于为所述电磁铁供电的第一电源模块和与所述扫描线圈相连用于为所述扫描线圈供电的第二电源模块；所述第一电源模块和所述第二电源模块均设有消磁单元，所述消磁单元用于使所述电磁铁和所述扫描线圈消磁。
12.作为一种优选的实施方式，所述消磁单元包括用于提供反向电流的第一电源单元；所述反向电流与所述电磁铁的工作电流方向相反，所述反向电流与所述扫描线圈的工作电流方向相反。
13.作为一种优选的实施方式，所述消磁单元包括用于提供震荡衰减交流回路的第二电源单元。
14.作为一种优选的实施方式，还包括与所述第一电源模块、所述第二电源模块和所述消磁单元分别电连接的控制器，所述控制器用于控制所述第一电源模块、所述第二电源模块和所述消磁单元。
15.作为一种优选的实施方式，所述控制器能控制所述第一电源模块和/或所述第二电源模块内的电流反向。
16.作为一种优选的实施方式，还包括与所述灯丝相连用于为所述灯丝供电的第三电源模块。
17.作为一种优选的实施方式，还包括与所述盖板相连用于为所述盖板提供负高压电的第四电源模块。
18.作为一种优选的实施方式，所述盖板具有用于容纳所述灯丝的容纳槽，所述容纳槽具有相对设置的底面和开口、以及围设于所述底面和所述开口之间的侧面；所述开口的轮廓在所述底面所在平面上的投影位于所述底面之外，所述灯丝设置于所述底面上；所述侧面包括在第一方向上相对设置并与所述第四电源模块相连的第一表面和第二表面，所述第一方向平行于所述底面；所述第一表面和所述底面之间具有第一夹角，所述第二表面和所述底面之间具有第二夹角，所述第一夹角和/或所述第二夹角可调。
19.作为一种优选的实施方式，还包括用于引导或改变所述磁场空间分布的导磁组件，所述导磁组件包括分别设置于所述电磁铁两端的两个导磁板、以及分别与所述导磁板相连的至少两个导磁极，所述导磁极沿第二方向位于所述导磁板的同一侧，所述第二方向垂直于所述底面。
20.作为一种优选的实施方式，还包括周向设有多个所述盛放机构且能绕第三方向旋转的转盘，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直；在所述第二方向上，所述转盘和所述电磁铁位于所述发射机构的不同侧。
21.有益效果：
22.本实施方式所提供的具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置，通过设置第一电源模块和第二电源模块，分别为电磁铁和扫描线圈供电，并且第一电源模块和第二电源模块均设有消磁单元，该消磁单元可以使电磁铁和扫描线圈消磁，从而可以有效解决真空蒸镀成膜装置的导磁部件磁化的问题，从而提高电子束蒸发的重复性和稳定性。
23.参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。
24.针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
25.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
26.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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
27.图1为本实施方式中所提供的一种具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置的结构示意图；
28.图2为本实施方式中所提供的另一种具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置的结构示意图；
29.图3为本实施方式中所提供的再一种具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置的结构示意图；
30.图4为本实施方式中所提供的一种发射机构的结构示意图；
31.图5为本实施方式中所提供的一种利用反向电流消磁的示意图；
32.图6为本实施方式中一种第二电源单元提供的震荡衰减电流的示意图；
33.图7为本实施方式中所提供的一种利用震荡衰减交流回路消磁的示意图。
34.附图标记说明：
35.10、发射机构；1、灯丝；2、盖板；21、容纳槽；22、底面；23、侧面；231、第一表面；232、第二表面；233、第三表面；234、第四表面；3、盛放机构；5、电子束；100、真空蒸镀成膜装置；6、电磁铁；7、导磁板；8、导磁极；9、扫描线圈；11、转盘；12、蒸发路径；13、第一电源模块；14、第二电源模块；15、消磁单元；151、第一电源单元；152、第二电源单元；16、控制器；17、第三电源模块；18、第四电源模块；x、第一方向；y、第二方向；z、第三方向。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
37.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
38.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
39.请参阅图1。本技术实施方式提供一种具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置100，包括发射机构10、盛放机构3、电磁铁6、扫描线圈9、第一电源模块13和第二电源模块14。
40.其中，发射机构10用于发射电子束5。所述发射机构10包括通电后能放射电子的灯丝1和用于容纳所述灯丝1的盖板2。盛放机构3用于盛放蒸发材料。电磁铁6用于产生磁场。扫描线圈9设置于所述发射机构10背离所述盛放机构3的一侧。所述电子束5能穿过所述扫
描线圈9，所述扫描线圈9用于提供使所述电子束5在所述盛放机构3表面扫描的扫描磁场。第一电源模块13与所述电磁铁6相连且用于为所述电磁铁6供电。第二电源模块14与所述扫描线圈9相连且用于为所述扫描线圈9供电。所述第一电源模块13和所述第二电源模块14均设有消磁单元15，所述消磁单元15用于使所述电磁铁6和所述扫描线圈9消磁。
41.本实施方式所提供的具有消磁功能的真空蒸镀成膜装置100，通过设置第一电源模块13和第二电源模块14，分别为电磁铁6和扫描线圈9供电，并且第一电源模块13和第二电源模块14均设有消磁单元15，该消磁单元15可以使电磁铁6和扫描线圈9消磁，从而可以有效解决真空蒸镀成膜装置100的导磁部件磁化的问题，从而提高电子束5蒸发的重复性和稳定性。
42.在一种实施方式中，如图2所示，所述消磁单元15包括用于提供反向电流的第一电源单元151。第一电源单元151提供给电磁铁6的反向电流与电磁铁6的工作电流方向相反，第一电源单元151提供给扫描线圈9的反向电流与扫描线圈9的工作电流方向相反。在成膜步骤结束后，第一电源模块13停止向电磁铁6供电，第二电源模块14停止向扫描线圈9供电，此时第一电源单元151向电磁铁6和扫描线圈9分别输入与镀膜时的工作电流方向相反的反向电流，通过反向磁化电流的作用，从而达到使电磁铁6和扫描线圈9消磁的作用，对应图5中磁滞回线从a
→b→
c的变化趋势。
43.在另一种实施方式中，如图3所示，所述消磁单元15包括用于提供震荡衰减交流回路的第二电源单元152。在成膜步骤结束后，第一电源模块13停止向电磁铁6供电，第二电源模块14停止向扫描线圈9供电，此时第二电源单元152向电磁铁6和扫描线圈9分别输入震荡衰减的交流回路，通过通入如图6所示的震荡衰减的磁化电流，使得电磁铁6和扫描线圈9的磁化强度抑制到可以忽略不计的水平，如图7中从a点逐渐变化至o点附近，从而达到消磁的效果。
44.如图1所示，还包括与所述第一电源模块13、所述第二电源模块14和所述消磁单元15分别电连接的控制器16。控制器16可以控制所述第一电源模块13、所述第二电源模块14和所述消磁单元15。
45.在一种实施例中，所述控制器16能控制所述第一电源模块13和/或所述第二电源模块14内的电流反向。在成膜步骤结束后，第一电源模块13和第二电源模块14停止向电磁铁6和扫描线圈9供电，此时控制器16切换第一电源模块13的正负极和第二电源模块14的正负极，使电磁铁6和扫描线圈9分别被输入与镀膜时工作电流方向相反的反向电流，通过反向磁化电流的作用，从而达到使电磁铁6和扫描线圈9消磁的作用。
46.如图4所示，该真空蒸镀成膜装置100还包括与所述灯丝1相连用于为所述灯丝1供电的第三电源模块17。真空蒸镀成膜装置100还可以包括与所述盖板2相连用于为所述盖板2提供负高压电的第四电源模块18。其中，第四电源模块18能对发射机构10施加约1kv～10kv的高压电场。
47.如图4所示，所述盖板2具有用于容纳所述灯丝1的容纳槽21，所述容纳槽21具有相对设置的底面22和开口、以及围设于所述底面22和所述开口之间的侧面23。所述灯丝1设置于所述底面22上。所述开口的轮廓在所述底面22所在平面上的投影位于所述底面22之外，即侧面23与底面22相交的轮廓尺寸小于侧面23与开口相交的轮廓尺寸，从而侧面23可以改变空间电场分布，使电子束5向中心汇聚。所述侧面23包括在第一方向x上相对设置并与所
述第四电源模块18相连的第一表面231和第二表面232，能将电子束5加速射出。所述第一方向x平行于所述底面22。所述第一表面231和所述底面22之间具有第一夹角，所述第二表面232和所述底面22之间具有第二夹角，所述第一夹角和/或所述第二夹角可调，通过调节第一夹角和/或第二夹角，能有效调节电子束5的光斑的形状和大小，得到形状满足要求的光斑。
48.在一种实施方式中，可以设置所述第一夹角和所述第二夹角大小相等，在调节角度时，同时调整第一夹角和第二夹角的大小，使电子束5的光斑在第一方向x上的中心位置不变。
49.在一种实施例中，所述第一表面231和所述第二表面232均为平面，且第一表面231和第二表面232的大小、形状均相同，便于使空间电场分布更为均匀。
50.在一种实施方式中，所述侧面23还包括在第三方向z上相对设置并与所述第四电源模块18相连的第三表面233和第四表面234，能将电子束5加速射出。其中，所述第三方向z平行于所述底面22且与所述第一方向x相交。所述第三表面233和所述底面22之间具有第三夹角，所述第四表面234和所述底面22之间具有第四夹角，所述第三夹角和/或所述第四夹角可调，通过调节第三夹角和/或第四夹角，能有效调节电子束5的光斑的形状和大小，得到形状满足要求的光斑。
51.在一种实施方式中，可以设置所述第三夹角和所述第四夹角大小相等，在调节角度时，同时调整第三夹角和第四夹角的大小，使电子束5的光斑在第二方向y上的中心位置不变。其中，第二方向y垂直于发射机构10的底面22所在平面。
52.在一种实施例中，所述第三表面233和所述第四表面234均为平面，且第三表面233和第四表面234的大小、形状均相同，便于使空间电场分布更为均匀。
53.需要说明的是，如图1所示，本实施方式中灯丝1发射的电子束5最终照射于盛放有蒸发材料的盛放机构3上，使得蒸发材料气化后沿蒸发路径12向待镀膜表面移动最终形成薄膜。其中，盛放机构3的盛放表面垂直于第三方向z。第一方向x、第二方向y和第三方向z两两垂直。优选的，第三方向z为竖直方向，第一方向x和第二方向y为平行于水平面的两个方向。
54.在一种实施例中，如图4所示，所述盖板2为方形，且所述第一表面231、所述第二表面232、所述第三表面233和所述第四表面234均为平面且大小和形状均相同。在其他实施例中，盖板2可以为正多边形，比如正六边形、正八边形等。
55.在本实施方式中，真空蒸镀成膜装置100还包括用于引导或改变所述磁场空间分布的导磁组件。所述导磁组件包括分别设置于所述电磁铁6两端的两个导磁板7、以及分别与所述导磁板7相连的至少两个导磁极8。
56.优选的，所述发射机构10位于两个所述导磁板7之间的中心位置，所述导磁极8有偶数个且两两关于两个所述导磁板7的中间平面对称分布。在优选的实施例中，所有的导磁极8沿第二方向y位于所述导磁板7的同一侧(即背离所述盛放机构3的一侧)，且所有的导磁极8不高于所述导磁板7，从而导磁极8不会对蒸发路径12造成干扰，能优化真空蒸镀的镀膜效果。
57.具体的，真空蒸镀成膜装置100还包括周向设有多个所述盛放机构3且能绕第三方向z旋转的转盘11。在第二方向y上，所述转盘11和所述电磁铁6位于所述发射机构10的不同
侧。
58.需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
59.本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
60.除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
61.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
62.多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
63.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。