本發(fā)明涉及磁控濺射鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體參數(shù)自動(dòng)控制磁控濺射鍍膜裝置。

背景技術(shù)：

等離子體是一種物質(zhì)能量較高的聚集狀態(tài)，它的能量范圍比氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)物質(zhì)都高，被稱為物質(zhì)的第四態(tài)，存在具有一定能量分布的電子、離子和中性粒子。低溫等離子體中粒子的能量一般約為幾個(gè)至幾十電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能(幾個(gè)至十幾電子伏特)，遠(yuǎn)低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。

等離子體磁控濺射鍍膜是70年代迅速發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，目前已在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用。磁控濺射的、鍍膜具有高速、低溫、低損傷等優(yōu)點(diǎn)。高速是指沉積速率快；低溫和低損傷是指基片的溫升低、對(duì)膜層的損傷小。1974年Chapin發(fā)明了適用于工業(yè)應(yīng)用的平面磁控濺射靶，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)起了推動(dòng)作用。

但是，現(xiàn)在市面上所有的磁控濺射鍍膜設(shè)備都是純手工操作，對(duì)于鍍膜時(shí)間、成膜厚度等都是依靠經(jīng)驗(yàn)摸索，缺少一種系統(tǒng)的全自動(dòng)、智能化、精確控制裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種等離子體參數(shù)自動(dòng)控制磁控濺射鍍膜裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中磁控濺射鍍膜設(shè)備需要純手工操作，鍍膜時(shí)間和成膜厚度不能夠精確控制的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種等離子體參數(shù)自動(dòng)控制磁控濺射鍍膜裝置，包括裝置本體，所述裝置本體包括真空室以及與真空室連接的等離子體射頻電源，所述真空室上設(shè)有用于穿過(guò)等離子體探針的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，所述等離子體探針的輸出端與用于采集等離子體探針上電壓和電流信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的輸出端與PC的輸入端連接，所述PC的輸出端與PLC的輸入端連接，所述PLC的輸出端與所述等離子體射頻電源連接。

優(yōu)選的，所述等離子體探針為接觸式等離子體探針。

優(yōu)選的，所述真空室下部設(shè)有至少一個(gè)抽氣口，內(nèi)部設(shè)有靶、用于盛放樣品的陽(yáng)極，所述靶與位于真空室外壁頂部的絕緣板連接。

優(yōu)選的，所述陽(yáng)極與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述PLC連接。

優(yōu)選的，所述PLC的輸出端連接所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的輸入端。

優(yōu)選的，所述裝置本體還包括等離子發(fā)生系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述等離子發(fā)生系統(tǒng)為微波等離子體發(fā)生系統(tǒng)、射頻等離子體發(fā)生系統(tǒng)、直流/交流放電等離子體發(fā)生系統(tǒng)、電子回旋共振等離子體發(fā)生系統(tǒng)中的一種。

本發(fā)明提供一種等離子體參數(shù)自動(dòng)控制磁控濺射鍍膜裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明以等離子體探針系統(tǒng)作為等離子體參數(shù)監(jiān)測(cè)手段，以PC和PLC作為運(yùn)算單元，對(duì)磁控濺射鍍膜過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行控制，使得磁控濺射鍍膜過(guò)程完全智能自動(dòng)化，鍍膜時(shí)間和成膜厚度能夠精確控制，制得具有高品質(zhì)的成膜產(chǎn)品；

本發(fā)明等離子體參數(shù)自動(dòng)控制磁控濺射鍍膜裝置能夠達(dá)到較好的沉積效果，更快的沉積速率，通過(guò)完全自動(dòng)化的控制反應(yīng)的中間過(guò)程的參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等離子體的電壓、電流參數(shù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集，整個(gè)過(guò)程可視化，對(duì)過(guò)程中的等離子體密度、射頻功率、已運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)都可以實(shí)時(shí)顯示曲線；

本發(fā)明等離子體探針通過(guò)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)穿過(guò)真空室壁，動(dòng)密封結(jié)構(gòu)可以在保持現(xiàn)有真空度的條件下運(yùn)動(dòng)接觸式探針，以此可以檢測(cè)到不同位置和區(qū)域的等離子體，而且等離子體探針在保持真空的同時(shí)以一種絕緣的方式穿過(guò)真空室壁，使得真空室壁始終保持零電位，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與參數(shù)控制聯(lián)動(dòng)，獲得精確控制的終端產(chǎn)品。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、真空室；2、等離子體；3、靶；4、陽(yáng)極；5、樣品；6、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；7、PC；8、PLC；9、等離子體探針；10、抽氣口；11、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；12、動(dòng)密封結(jié)構(gòu)；13、等離子體射頻電源；14、絕緣板。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中，公開(kāi)一種等離子體參數(shù)自動(dòng)控制磁控濺射鍍膜裝置，包括裝置本體，裝置本體包括真空室1以及與真空室1連接的等離子體射頻電源13，真空室1上設(shè)有用于穿過(guò)等離子體探針9的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)12，等離子體探針9的輸出端與用于采集等離子體探針9上電壓和電流信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)6的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)6的輸出端與PC的輸入端連接，PC的輸出端與PLC的輸入端連接，PLC的輸出端與等離子體射頻電源13連接；數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)6采集等離子體探針9上的等離子體2的電壓和電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)接口輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中的程序自動(dòng)將經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的等離子體2的密度和電子溫度、離子能量等參數(shù)，并將之與設(shè)定值比較，從而決定PLC下步動(dòng)作，且PLC與PC之間保持通訊連接，PLC執(zhí)行PC指令。

等離子體探針9為接觸式等離子體探針9；接觸式等離子體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探針通過(guò)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)穿過(guò)磁控濺射鍍膜機(jī)的真空室1壁，動(dòng)密封結(jié)構(gòu)12可以在保持現(xiàn)有真空度的條件下運(yùn)動(dòng)接觸式探頭，以此可以檢測(cè)到不同位置和區(qū)域的等離子體2，接觸式等離子體探頭9在保持真空的同時(shí)以一種絕緣的方式穿過(guò)真空室壁，真空室壁始終保持零電位。

真空室1下部設(shè)有至少一個(gè)抽氣口10，內(nèi)部設(shè)有靶3、用于盛放樣品5的陽(yáng)極4，靶3與位于真空室1外壁頂部的絕緣板14連接；陽(yáng)極4與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11連接；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11與PLC連接；PLC的輸出端連接數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)6的輸入端；裝置本體還包括等離子發(fā)生系統(tǒng)；等離子發(fā)生系統(tǒng)為微波等離子體發(fā)生系統(tǒng)、射頻等離子體發(fā)生系統(tǒng)、直流/交流放電等離子體發(fā)生系統(tǒng)、電子回旋共振等離子體發(fā)生系統(tǒng)中的一種。

工作過(guò)程中，在開(kāi)始開(kāi)啟等離子體射頻電源13之前，先在電腦上設(shè)定等離子體密度參數(shù)B和運(yùn)行時(shí)間T，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)整，保證中間等離子體2的密度參數(shù)完全可控，確保成膜質(zhì)量，不間斷通過(guò)等離子體探針9實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等離子體2的電壓電流參數(shù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)6完成數(shù)據(jù)采集，輸入PC中進(jìn)行運(yùn)算，得到等離子體內(nèi)部的等離子體密度A，并將其與設(shè)定值B比對(duì)。若A>B，則PC發(fā)指令給PLC，控制等離子體射頻電源13功率調(diào)低。若A<B，則PC發(fā)指令給PLC，控制等離子體射頻電源13功率調(diào)高。期間，檢測(cè)得到的等離子體2的密度參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、射頻功率等可以顯示在電腦上，作為成膜質(zhì)量的參考數(shù)據(jù)，

綜上所述，本發(fā)明整個(gè)過(guò)程可視化，對(duì)過(guò)程中的等離子體密度、射頻功率、已運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)都可以實(shí)時(shí)顯示曲線；在開(kāi)始開(kāi)啟等離子體射頻電源之前，先在電腦上設(shè)定等離子體密度參數(shù)B和運(yùn)行時(shí)間T。系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)到等離子體參數(shù)為初始信號(hào)，開(kāi)始計(jì)時(shí)。一旦達(dá)到設(shè)定的時(shí)間，立即關(guān)斷射頻電源，鍍膜時(shí)間非常精確；

本發(fā)明以等離子體探針系統(tǒng)作為等離子體參數(shù)監(jiān)測(cè)手段，以PC和PLC作為運(yùn)算單元，對(duì)磁控濺射鍍膜過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行控制，使得磁控濺射鍍膜過(guò)程完全智能自動(dòng)化，鍍膜時(shí)間和成膜厚度能夠精確控制，制得具有高品質(zhì)的成膜產(chǎn)品；

本發(fā)明等離子體參數(shù)自動(dòng)控制磁控濺射鍍膜裝置能夠達(dá)到較好的沉積效果，更快的沉積速率，通過(guò)完全自動(dòng)化的控制反應(yīng)的中間過(guò)程的參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等離子體的電壓、電流參數(shù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集，整個(gè)過(guò)程可視化，對(duì)過(guò)程中的等離子體密度、射頻功率、已運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)都可以實(shí)時(shí)顯示曲線；

本發(fā)明等離子體探針通過(guò)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)穿過(guò)真空室壁，動(dòng)密封結(jié)構(gòu)可以在保持現(xiàn)有真空度的條件下運(yùn)動(dòng)接觸式探針，以此可以檢測(cè)到不同位置和區(qū)域的等離子體，而且等離子體探針在保持真空的同時(shí)以一種絕緣的方式穿過(guò)真空室壁，使得真空室壁始終保持零電位，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與參數(shù)控制聯(lián)動(dòng)，獲得精確控制的終端產(chǎn)品。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。