一种等离子体镀膜装置的制作方法

本发明涉及等离子体镀膜技术领域，具体涉及一种等离子体镀膜装置。

背景技术：

等离子体是一种物质能量较高的聚集状态，它的能量范围比气态、液态、固态物质都高，被称为物质的第四态，存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子。低温等离子体中粒子的能量一般约为几个至几十电子伏特，大于聚合物材料的结合键能(几个至十几电子伏特)，远低于高能放射性射线，只涉及材料表面，不影响基体的性能。处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中，电子具有较高的能量，可以断裂材料表面分子的化学键而形成新键，而中性粒子的温度则接近室温，这些优点为材料表面改性提供了适宜的条件。等离子体中的粒子在与材料表面的撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子，产生一系列物理和化学过程。一些粒子还会注入到材料表面引起碰撞、散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化及非晶化，从而改变材料的表面性能。

但是，现在市面上的等离子体镀膜装置缺少一种系统的全自动、智能化、精确控制装置。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本发明提供一种等离子体镀膜装置，解决了现有技术中等离子体镀膜装置缺乏智能化、不能精确控制的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种等离子体镀膜装置，包括真空室以及与真空室连接的等离子体射频电源，所述真空室下部设有至少一个抽气口，所述真空室内部的上部设有靶、下部设有用于盛放样品的阳极，所述阳极与旋转机构连接，所述真空室上设有用于穿过等离子体探针的动密封结构，所述等离子体探针一端深入真空室内部，另一端连接控制与传输系统。

优选的，所述控制与传输系统包括用于采集等离子体探针上电压和电流信号的数据采集与处理系统、PC、PLC，所述等离子体探针的输出端与数据采集与处理系统的输入端连接，数据采集与处理系统的输出端与PC的输入端连接，所述PC的输出端与PLC的输入端连接，所述PLC的输出端与所述等离子体射频电源连接，所述PLC与所述旋转机构连接。

优选的，所述等离子体探针为接触式等离子体探针。

优选的，所述靶与位于真空室外壁顶部的绝缘板连接。

优选的，所述PLC的输出端连接所述数据采集与处理系统的输入端。

优选的，所述等离子体的产生方法为微波法、射频法、直流/交流放电法、电子回旋共振法中的一种。

本发明提供一种等离子体镀膜装置，与现有技术相比优点在于：

本发明等离子体镀膜装置能够对镀膜过程中的参数精确控制，使得镀膜过程完全自动化、智能化，等离子体探针能够实时监测等离子体的电压、电流参数，经过控制与传输系统完成数据的采集、分析、输出，整个过程中的等离子体密度、射频功率、已运行时间等参数都可以实时显示曲线，制得的成膜产品具有较好的沉积效果，外表美观，镀膜厚度均匀；

本发明等离子体镀膜装置采用动密封结构可以在保持真空室内真空度的条件下运动等离子体探针，检测到不同位置和区域等离子体的电压和电流，而且等离子体探针以一种绝缘的方式穿过真空室壁，保持真空室内真空度不变、真空室壁始终保持零电位，保证了镀膜成品的高品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图。

图中：1、真空室；2、等离子体；3、靶；4、阳极；5、样品；6、数据采集与处理系统；7、PC；8、PLC；9、等离子体探针；10、抽气口；11、旋转机构；12、动密封结构；13、等离子体射频电源；14、绝缘板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例中，公开一种等离子体镀膜装置，包括真空室1以及与真空室1连接的等离子体射频电源13，真空室1上设有用于穿过等离子体探针9的动密封结构12，等离子体探针9一端深入真空室1内部，另一端连接控制与传输系统，控制与传输系统包括用于采集等离子体探针9上电压和电流信号的数据采集与处理系统6、PC、PLC，等离子体探针9的输出端与用于采集等离子体探针9上电压和电流信号的数据采集与处理系统6的输入端连接，数据采集与处理系统6的输出端与PC的输入端连接，PC的输出端与PLC的输入端连接，PLC的输出端与等离子体射频电源13连接；数据采集与处理系统6采集等离子体探针9上的等离子体2的电压和电流信号，经过数据接口输入计算机，计算机中的程序自动将经过计算得到的等离子体2的密度和电子温度、离子能量等参数，并将之与设定值比较，从而决定PLC下步动作，且PLC与PC之间保持通讯连接，PLC执行PC指令。

等离子体探针9为接触式等离子体探针9；接触式等离子体监测系统的探针通过动密封结构穿过磁控溅射镀膜机的真空室1壁，动密封结构12可以在保持现有真空度的条件下运动接触式探头，以此可以检测到不同位置和区域的等离子体2，接触式等离子体探头9在保持真空的同时以一种绝缘的方式穿过真空室壁，真空室壁始终保持零电位。

真空室1下部设有至少一个抽气口10，内部的上部设有靶3、下部设有用于盛放样品5的阳极4，靶3与位于真空室1外壁顶部的绝缘板14连接；阳极4与旋转机构11连接；旋转机构11与PLC连接；PLC的输出端连接数据采集与处理系统6的输入端；装置本体还包括等离子发生系统；等离子发生系统为微波等离子体发生系统、射频等离子体发生系统、直流/交流放电等离子体发生系统、电子回旋共振等离子体发生系统中的一种。

工作过程中，在开始开启等离子体射频电源13之前，先在电脑上设定等离子体密度参数B和运行时间T，通过实时监测并调整，保证中间等离子体2的密度参数完全可控，确保成膜质量，不间断通过等离子体探针9实时监测等离子体2的电压电流参数，经过数据采集与处理系统6完成数据采集，输入PC中进行运算，得到等离子体内部的等离子体密度A，并将其与设定值B比对。若A>B，则PC发指令給PLC，控制等离子体射频电源13功率调低。若A<B，则PC发指令給PLC，控制等离子体射频电源13功率调高。期间，检测得到的等离子体2的密度参数和设备运行时间、射频功率等可以显示在电脑上，作为成膜质量的参考数据，

综上所述，本发明整个过程可视化，对过程中的等离子体密度、射频功率、已运行时间等参数都可以实时显示曲线；在开始开启等离子体射频电源之前，先在电脑上设定等离子体密度参数B和运行时间T。系统以监测到等离子体参数为初始信号，开始计时。一旦达到设定的时间，立即关断射频电源，镀膜时间非常精确；

本发明以等离子体探针系统作为等离子体参数监测手段，以PC和PLC作为运算单元，对磁控溅射镀膜过程中的参数进行控制，使得磁控溅射镀膜过程完全智能自动化，镀膜时间和成膜厚度能够精确控制，制得具有高品质的成膜产品；

本发明等离子体镀膜装置能够达到较好的沉积效果，更快的沉积速率，通过完全自动化的控制反应的中间过程的参数，实时监测等离子体的电压、电流参数，经过数据采集与处理系统完成数据采集，整个过程可视化，对过程中的等离子体密度、射频功率、已运行时间等参数都可以实时显示曲线；

本发明等离子体探针通过动密封结构穿过真空室壁，动密封结构可以在保持现有真空度的条件下运动接触式探针，以此可以检测到不同位置和区域的等离子体，而且等离子体探针在保持真空的同时以一种绝缘的方式穿过真空室壁，使得真空室壁始终保持零电位，将实时监测与参数控制联动，获得精确控制的终端产品。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。