蒸发装置及真空蒸镀系统的制作方法

1.本公开涉及真空镀膜技术领域，特别涉及一种蒸发装置及真空蒸镀系统。


背景技术：

2.真空蒸镀法是目前应用较为广泛的一种镀膜方法，是真空内的电子束轰击材料从而实现蒸发镀膜。常见蒸发源包括单个坩埚和用于偏转电子束的磁偏转装置，电子束发射装置通过电极连接高压电后发射电子束，再通过磁偏转装置将电子束偏转并聚焦至坩埚内，对材料进行轰击。
3.传统的电子束发射装置的正负电极普遍采用螺栓固定，从而使正负电极分离开一定的空隙防止短路。但是电子束发射装置在发射电子束时温度极高，螺栓易产生形变，从而造成正负电极从原本的安装位置松脱，继而相互接触造成短路，严重时可能损毁整个镀膜设备，具有极大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本公开提供了一种蒸发装置，其特征在于，包括：基座；蒸发源支架，设置在基座上，蒸发源支架包括至少一个承载单元，用于承载至少一种蒸发材料；电子束发射器，设置在基座上，包括：发射丝，用于发射电子；第一电极，与发射丝的一端连接，用于与第一负高压连接；第二电极，与发射丝的另一端连接，用于与第二负高压连接；以及至少一个隔离柱，设置在第一电极和第二电极之间，用于隔离第一电极和第二电极。
5.在一些实施例中，第一电极包括：至少一个第一定位销，用于将第一电极定位在基座上；第二电极包括：至少一个第二定位销，用于将第二电极定位在基座上。
6.在一些实施例中，电子束发射器还包括：绝缘片，设置在基座上，其中，第一电极和第二电极设置在绝缘片上，至少一个第一定位销与绝缘片的至少一个第一定位孔相配合，至少一个第二定位销与绝缘片的至少一个第二定位孔相配合。
7.在一些实施例中，第一电极和第二电极通过螺栓固定在绝缘片上，螺栓与第一电极和第二电极的材料不同。
8.在一些实施例中，第一电极包括至少一个第一抵接孔，第二电极包括至少一个第二抵接孔，隔离柱抵接在第一抵接孔和第二抵接孔之间。
9.在一些实施例中，电子束发射器还包括：偏转磁体组件，用于偏转电子以使电子向工作承载单元发射。
10.在一些实施例中，偏转磁体组件还包括：至少一个磁体；以及导磁体组件，与至少一个磁体磁耦合，导磁体组件包括：第一导磁体，与蒸发源支架滑动连接，设置在工作承载单元的第一侧；以及第二导磁体，与蒸发源支架滑动连接，设置在工作承载单元的第二侧，第二侧与第一侧相对。
11.在一些实施例中，电子束发射器还包括：磁体水冷组件，包括：磁体水冷循环腔，设置在偏转磁体组件的至少一部分上；磁体水冷进水管，与磁体水冷循环腔连通，用于向磁体
水冷循环腔输送冷却水；磁体水冷出水管，与磁体水冷循环腔连通，用于将冷却水排出磁体水冷循环腔。
12.在一些实施例中，蒸发装置还包括支架，支架包括：蒸发源支架槽，用于容纳蒸发源支架；偏转磁体腔，用于容纳偏转磁体组件的至少一部分；发射槽，用于容纳发射丝；以及电极槽，用于容纳第一电极和第二电极。
13.在一些实施例中，蒸发装置还包括驱动装置，与蒸发源支架连接，用于驱动蒸发源支架运动以切换工作承载单元，其中，电子束发射器用于向工作承载单元发射电子束，以对工作承载单元中的蒸发材料进行加热。
14.在一些实施例中，驱动装置包括：螺杆，与蒸发源支架通过螺纹连接，以通过转动驱动蒸发源支架沿螺杆运动；密封轴承，用于真空密封；以及驱动电机，驱动电机的输出端通过密封轴承与螺杆连接，螺杆在驱动电机的驱动下转动。
15.在一些实施例中，蒸发源还包括密封件，用于真空密封，驱动装置还包括驱动密封管，其中，驱动密封管的远端与密封件密封连接，驱动密封管的近端与密封轴承密封连接，螺杆穿设在驱动密封管内。
16.在一些实施例中，驱动装置还包括：驱动轴承，螺杆与密封件通过驱动轴承转动连接。
17.本公开提供了一种真空蒸镀系统，其特征在于，包括：真空腔；样品台，设置在真空腔内，用于放置样品；以及根据本公开的一些实施例中任一项的蒸发装置，用于对样品进行蒸镀。
18.根据本公开一些实施例的蒸发装置能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的蒸发装置能够解决常规技术中电子束发射装置在发射电子束时温度极高，螺栓易产生形变，从而造成正负电极从原本的安装位置松脱，继而相互接触造成短路等问题，能够实现保证正负电极不接触、防止短路、提高安全性能、降低设备损毁风险的技术效果。
19.根据本公开一些实施例的真空蒸镀系统能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的真空蒸镀系统能够解决常规技术中设备易损毁、设备成本高等问题，能够实现降低设备损毁风险、从而降低设备成本的技术效果。
附图说明
20.为了更清楚地说明本公开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公开的一种实施例，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。
21.图1示出根据本公开一些实施例的蒸发装置的结构示意图；
22.图2示出根据本公开一些实施例的图2的a部分放大图；
23.图3示出根据本公开一些实施例的第一电极和第二电极的主视图；
24.图4示出根据本公开一些实施例的第一电极和第二电极的后视图；
25.图5示出根据本公开一些实施例的绝缘片的结构示意图；
26.图6示出根据本公开一些实施例的第一电极和第二电极安装示意图；
27.图7示出根据本公开一些实施例的蒸发源支架的结构示意图；
28.图8示出根据本公开一些实施例的驱动装置的结构示意图；以及
29.图9示出根据本公开一些实施例的真空镀膜系统的结构示意图。
30.在上述附图中，各附图标记分别表示：
31.100蒸发装置
32.120基座
33.10蒸发源支架
34.11、11a、11b、11c、11d承载单元
35.20电子束发射器
36.21发射丝
37.22第一电极
38.221第一定位销
39.222第一螺孔
40.23第二电极
41.231第二定位销
42.232第二螺孔
43.24隔离柱
44.25绝缘片
45.251第一定位孔
46.252第二定位孔
47.253第一安装孔
48.254第二安装孔
49.26偏转磁体组件
50.27导磁体组件
51.271a第一导磁体
52.271b第二导磁体
53.272导磁体支架
54.28a第一电馈通
55.28b第二电馈通
56.28c电磁馈通
57.29磁体水冷组件
58.291磁体水冷进水管
59.292磁体水冷出水管
60.30驱动装置
61.31螺杆
62.32驱动密封管
63.35密封轴承
64.34驱动电机
65.33驱动轴承
66.40密封件
67.50蒸发源支架槽
68.60偏转磁体腔
69.70发射槽
70.80电极槽
71.200真空腔
72.300样品台
具体实施方式
73.下面将结合附图对本公开一些实施例进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。
74.在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”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公开和简化描述，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公开的限制。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。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接；可以是两个元件内部的连通。在本公开的描述中，远端或远侧是指深入真空环境(例如，真空腔)的一端或一侧，近端或近侧是与远端或远侧相对的一端或一侧(例如，远离真空腔的一端或一侧，或者真空腔内靠近真空腔壁的一端或一侧等等)。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
75.图1示出根据本公开一些实施例的蒸发装置100的结构示意图。图2示出根据本公开一些实施例的图1的a部分放大图。
76.如图1和图2所示，蒸发装置100可以包括基座120、蒸发源支架10以及电子束发射器20。蒸发源支架10设置在基座120上，蒸发源支架10可以包括多个承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)，能够用于承载至少一种蒸发材料。在一些实施例中，承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)可以承载坩埚，坩埚中放入蒸发材料。或者，承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)可以直接承载蒸发材料。在本公开的一些实施例中，蒸发材料可以是高熔点金属(例如，钨、钽、铪等)或高熔点化合物(例如，氧化镁、氧化铝等)。
77.本领域技术人员可以理解，本公开的实施例中的多个承载单元11(例如，如图1所示的承载单元11a、11b、11c、11d)可以承载同一种蒸发材料，也可以承载不同的蒸发材料。类似地，虽然本公开的图1中示出了四个承载单元11，但这仅是一个示例性结构，承载单元11的数量可以小于四个也可以大于四个。
78.如图1和图2所示，在本公开的一些实施例中，电子束发射器20设置在基座120上，电子束发射器20可以包括发射丝21、第一电极22、第二电极23以及至少一个隔离柱24。发射丝21能够用于发射电子。第一电极22可以与与发射丝21的一端连接，能够用于与第一负高压连接。第二电极23可以与设置在发射丝21的另一端连接，能够用于与第二负高压连接。在一些实施例中，第一电极22可以设置在发射丝21的一端，第二电极23可以设置在发射丝21
的另一端，以方便第一电极22和第二电极23与发射丝21的连接。
79.图3示出根据本公开一些实施例的第一电极22和第二电极23的主视图。图4示出根据本公开一些实施例的第一电极22和第二电极23的后视图。
80.如图3和图4所示，隔离柱24设置在第一电极22和第二电极23之间，能够用于隔离第一电极22和第二电极23。隔离柱24可以包括陶瓷柱。第一电极22和第二电极23上的对应位置分别设置有抵接孔(图中未示出)。隔离柱24抵接在第一电极22的抵接孔和第二电极23的相应抵接孔之间。隔离柱24的两端分别嵌设在第一电极22和第二电极23上的抵接孔内。隔离柱24使第一电极22和第二电极23之间始终保持绝缘，防止第一电极22和第二电极23之间相互导通，从而避免造成发射丝21短路从而致使发射丝21损坏。
81.本领域技术人员可以理解，虽然图3和图4中示出的隔离柱24的数量为一个，但是隔离柱24的数量也可以大于一。本领域技术人员可以理解，在本公开的另一些实施例中，抵接孔也可以开设在第一电极22或第二电极23的接触面上，抵接孔一端嵌设在抵接孔内，另一端抵接在第一电极22或第二电极23的接触面上。相应的，本领域技术人员可以理解，本公开所称接触面是指在发射丝21工作过程中，第一电极22和第二电极23可能相互接触的平面。
82.如图3和图4所示，在本公开的一些实施例中，第一电极22可以包括至少一个第一定位销221，能够用于将第一电极22定位在基座120上。第二电极23可以包括至少一个第二定位销231，能够用于将第二电极23定位在基座120上。
83.在一些实施例中，电子束发射器20还可以包括设置在基座120上的绝缘片，用于承载第一电极22和第二电极23，并且将第一电极22和第二电极23与基座120绝缘。例如，图5示出根据本公开一些实施例的绝缘片25的结构示意图。
84.如图5所示，在本公开的一些实施例中，电子束发射器20还可以包括绝缘片25，设置在基座120上。其中，第一电极22和第二电极23设置在绝缘片25上，至少一个第一定位销221与绝缘片25的至少一个第一定位孔251相配合，至少一个第二定位销231与绝缘片25的至少一个第二定位孔252相配合。
85.本领域技术人员可以理解，虽然图3和图4中示出的第一定位销221和第二定位销231的数量为一个，但是第一定位销221和第二定位销231的数量可以大于一。相应地，虽然图5中示出的第一定位孔251和第二定位孔252的数量也可以大于一。
86.本领域技术人员可以理解，在本公开的另一些实施例中，第一电极上可以开设第一定位孔，第二电极上可以开设第二定位孔，与绝缘片上的第一定位销和第二定位销相配合，将第一电极和第二电极固定在绝缘片上。
87.图6示出根据本公开一些实施例的第一电极22和第二电极23安装示意图。
88.如图6所示，在本公开的一些实施例中，第一电极22和第二电极23通过螺栓固定在绝缘片25上。如图5所示，绝缘片25上开设有第一安装孔253和第二安装孔254。螺栓通过第一螺孔222和第二螺孔232穿过第一安装孔253和第二安装孔254，从而将第一电极22和第二电极23固定在绝缘片25上。
89.通过螺栓和第一定位销221、第二定位销231的配合，将第一电极22和第二电极23固定设置在绝缘陶瓷片上，彼此之间始终保持距离，防止第一电极22和第二电极23之间相互导通。本公开的一些实施例中的螺栓使用高熔点金属材料(例如，钛、钽、钼等)制作而成，
防止因温度过高而熔化，造成第一电极22和/或第二电极23松脱。另外，本公开的一些实施例中的螺栓与第一电极22和/或第二电极23使用不同种类的高熔点金属材料制作，防止因为熔点相同，在到达熔化温度后一起熔化粘合在一起，无法拆卸。
90.如图1和图2所示，在本公开的一些实施例中，电子束发射器20还可以包括偏转磁体组件26，能够用于偏转电子以使电子向工作承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)发射。
91.本领域技术人员可以理解，本公开的实施例中的工作承载单元11是指处于能够进行工作的承载单元11。例如，工作承载单元11中承载的蒸发材料能够被电子束发射器20发出的电子束加热，以产生蒸发材料的蒸发束。如图1所示，工作承载单元11d能够接收电子束发射器20发射的电子，虽然图1中示出的工作承载单元为11d，但这仅是示例性的，承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)都可以切换为工作承载单元11。
92.如图1所示，电子束发射器20还可以包括第一电馈通28a和第二电馈通28b。第一电馈通28a与第一电极22连接，能够将第一电极22与第一负高压导通，第二电馈通28b与第二电极23连接，能够将第二电极23与第二负高压导通。
93.如图1和图2所示，在本公开的一些实施例中，偏转磁体组件26还可以包括至少一个磁体(未示出)以及导磁体组件27，导磁体组件27与至少一个磁体(未示出)磁耦合。偏转磁体组件26能够用于偏转电子以使电子向工作承载单元11(例如，承载单元11d)发射。进入工作承载单元11(例如，承载单元11d)的电子对工作承载单元11(例如，承载单元11d)内的材料进行加热使之形成蒸发束。
94.在本公开的一些实施例中，导磁体组件27可以包括第一导磁体271a和第二导磁体271b。第一导磁体271a与蒸发源支架10滑动连接，设置在工作承载单元(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)的第一侧，第二导磁体271b与蒸发源支架10滑动连接，设置在工作承载单元(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)的第二侧，第二侧与第一侧相对。第一导磁体271a和第二导磁体271b可以分别与至少一个磁体中的一个或多个磁体耦合，以在工作承载单元的(例如，承载单元11d)两侧形成磁场，对电子进行偏转，使电子进入工作承载单元的(例如，承载单元11d)，对蒸发材料进行加热，以形成蒸发束。
95.例如，第一导磁体271a和第二导磁体271b套设在蒸发源基座10上，第一导磁体271a和第二导磁体271b之间距离能够容纳工作承载单元11(例如，承载单元11d)。导磁体271a、271b能够增强偏转磁体26的偏转效果，且将偏转后的电子束控制在工作承载单元11(例如，承载单元11d)所在的区域内，实现高度集聚的电子束，提升能量利用率且提高加热效率。
96.如图1所示，在本公开的一些实施例中，电子束发射器20还可以包括导磁体支架272。导磁体支架272近端固定在密封件40上，远端与第一导磁体271a和第二导磁体271b固定连接，使得蒸发源基座10能够与第一导磁体271a和第二导磁体271b滑动连接。
97.如图1所示，在本公开的一些实施例中，电子束发射器20还可以包括电磁馈通28c。电磁馈通28c设置在密封件40上，与偏转磁体组件26连接。通过电磁馈通28c能够调整偏转磁体组件26对电子束的偏转角度，在蒸发源基座10不移动的情况下对工作承载单元11(例如，承载单元11d)进行扫描式加热，提高材料利用效率，避免浪费，降低成本。本领域技术人员可以理解，在图1中，省去了电磁馈通28c与偏转磁体26之间的连接，以便使附图更加清
楚、简洁。
98.例如，电磁馈通28c可以与偏转磁体组件26的用于调节偏转的可控电磁体连接。可以通过电磁馈通28c控制电磁体的磁场，以调整导磁体组件27的磁场，使得电子束在工作承载单元11(例如，承载单元11d)中的蒸发材料上进行扫描，实现更好的加热效果。
99.如图1所示，在本公开的一些实施例中，电子束发射器20还可以包括磁体水冷组件29，磁体水冷组件29可以包括磁体水冷循环腔(未示出)、磁体水冷进水管291以及磁体水冷出水管292。磁体水冷循环腔(未示出)设置在偏转磁体组件26的至少一部分(例如，偏转磁体组件26的永磁体)上，能够对与蒸发源基座10相接触的偏转磁体组件26(例如，至少一个磁体以及第一导磁体271a和第二导磁体271b)进行冷却。
100.磁体水冷进水管291与磁体水冷循环腔(未示出)连通，能够用于向磁体水冷循环腔(未示出)输送冷却水，磁体水冷出水管292与磁体水冷循环腔(未示出)连通，用于将冷却水排出磁体水冷循环腔(未示出)。
101.蒸发源支架10在工作过程中会产生热量，热量通过热传导会传导给偏转磁体组件26(例如，至少一个磁体以及第一导磁体271a和第二导磁体271b)，从而影响偏转磁体组件26的工作。通过对偏转磁体组件26(例如，至少一个磁体以及第一导磁体271a和第二导磁体271b)进行循环冷却，能够避免偏转磁体组件26(例如，至少一个磁体以及第一导磁体271a和第二导磁体271b)因温度过高而影响磁场产生继而影响电子束偏转，且能够延长设备使用寿命。
102.本领域技术人员可以理解，本公开的一些实施例中所说的接触应当做宽泛理解，既可以包括直接接触、间接接触以及热耦合。
103.图7示出根据本公开一些实施例的蒸发源支架10的结构示意图。
104.如图1、图2、图7所示，在本公开的一些实施例中，蒸发装置100的基座120上可以安装多个部件，例如，基座120可以包括蒸发源支架槽50、偏转磁体腔60、发射槽70以及电极槽80。蒸发源支架槽50可以与导磁体支架272固定连接，蒸发源支架10穿设在蒸发源基座槽50内与其滑动连接。偏转磁体腔60与蒸发源支架槽50固定连接，能够用于容纳偏转磁体组件26的至少一部分，例如用于容纳永磁体。发射槽70设置在蒸发源支架槽50侧面，能够用于容纳发射丝21。电极槽80设置在蒸发源支架槽50侧面，能够用于容纳第一电极22和第二电极23。
105.在本公开的一些实施例中，绝缘片25可以设置在电极槽80内，固定在基座120上，使得第一电极22和第二电极23可以固定在支架120的电极槽80内，并且与基座120绝缘，进而也与设置在蒸发源支架槽50内的蒸发源支架10绝缘。
106.图8示出根据本公开一些实施例的驱动装置30的结构示意图。
107.如图1和图8所示，在本公开的一些实施例中，蒸发装置100还可以包括驱动装置30。驱动装置30与蒸发源支架10连接，能够用于驱动蒸发源支架10运动以切换工作承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)。其中，电子束发射器20能够用于向工作承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)发射电子束，以对工作承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)中的蒸发材料进行加热。
108.如图8所示，在本公开的一些实施例中，驱动装置30可以包括螺杆31、密封轴承35以及驱动电机34。螺杆31与蒸发源支架10通过螺纹连接，以通过转动驱动蒸发源支架10沿
螺杆31运动。密封轴承35能够用于真空密封，驱动电机34的输出端通过密封轴承35与螺杆31连接，螺杆31在驱动电机34的驱动下转动。
109.如图1和图8所示，在本公开的一些实施例中，蒸发装置100还可以包括密封件40，密封件40能够用于真空密封。驱动装置30还包括驱动密封管32，驱动密封管32的远端与密封件40密封连接，驱动密封管32的近端与密封轴承35密封连接，螺杆31穿设在驱动密封管32内。
110.如图8所示，在本公开的一些实施例中，驱动装置30还可以包括驱动轴承，螺杆31与密封件40通过驱动轴承33转动连接。
111.图9示出根据本公开一些实施例的真空镀膜系统的结构示意图。
112.如图9所示，真空蒸镀系统1000可以包括：真空腔200、样品台300、蒸发装置100。样品台300设置在真空腔内，能够用于放置样品。蒸发装置100能够用于对样品进行蒸镀。
113.通过对蒸发装置100的发射丝21进行通电，使其发射出电子束，电子束经偏转磁体组件26进行偏转，对工作承载单元11(例如，承载单元11d)中的材料进行轰击加热，形成蒸发束从而对样品台300上的样品进行镀膜。当样品需要镀几层不同膜时，预先在承载单元11(例如，承载单元11a、11b、11c、11d)放置不同材料，通过驱动装置30推动蒸发源基座10做线性运动，切换工作承载单元11从而对不同材料进行加热蒸发镀膜。
114.需要指出的是，以上仅为本公开的示例性实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。