本發(fā)明涉及超濾膜處理系統(tǒng)，具體涉及一種等離子體改性超濾膜處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

等離子表面改性工藝是利用各種表面涂鍍層及表面改性技術(shù)，賦予基體材料本身所不具備的特殊的力學、物理或化學性能?，F(xiàn)有等離子體改性系統(tǒng)存在以下幾個問題：

1、薄膜厚度不均勻；

2、在沉積某些半導體、摻雜半導體、導體時會不可避免的會在石英玻璃管的表面形成薄膜，這些薄膜具有一定的電導率，薄膜逐漸變厚的時候存在趨膚效應(yīng)，影響微波在以等離子體為外導體的同軸波導內(nèi)傳播以及在氣體中產(chǎn)生擊穿放電，進而不利于該等離子體裝置的連續(xù)性運行及加工；

3、對于某些不適于采用r2r結(jié)構(gòu)實現(xiàn)大面積等離子體處理的工件，目前采用的是多組線形等離子體并排的方式產(chǎn)生大面積等離子體，這種大面積等離子體源在處理上述材料的薄膜沉積，或者需要進行自由基增強沉積時同樣存在上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種等離子體改性超濾膜處理系統(tǒng)解決了現(xiàn)有等離子體改性系統(tǒng)在工作時薄膜厚度不均勻的問題。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

提供一種等離子體改性超濾膜處理系統(tǒng)，其包括工作室，工作室的上方設(shè)置有放電室，放電室的一側(cè)設(shè)置有總控箱；總控箱內(nèi)設(shè)置有控制單元和等離子體電源模塊，總控箱上設(shè)置有與控制單元相連接的控制面板；放電室內(nèi)設(shè)置有兩個正對且連接等離子體電源模塊的電極，兩個電極之間設(shè)置有第一進氣管；工作室內(nèi)設(shè)置有超濾膜裝載部件，工作室的底部設(shè)置有抽氣口，抽氣口與一真空機組連接，真空機組連接控制單元；

超濾膜裝載部件包括與控制單元相連接的步進裝置，步進裝置通過至少一根螺紋桿與一用于存放超濾膜的基片臺活動連接。

進一步地，步進裝置通過一根螺紋桿與基片臺活動連接，步進裝置與基片臺之間還設(shè)置有用于輔助螺紋桿承載基片臺的滑桿。

進一步地，基片臺上設(shè)置有加熱片，加熱片的電源線設(shè)置在滑桿內(nèi)并連接控制單元。

進一步地，放電室的上方、左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置有第一磁場產(chǎn)生器、第二磁場產(chǎn)生器和第三磁場產(chǎn)生器；第一磁場產(chǎn)生器的上端和下端分別為n極和s極；第二磁場產(chǎn)生器和第三磁場產(chǎn)生器的上端和下端均分別為s極和n極。

進一步地，放電室的另一側(cè)設(shè)置有氣體容置腔，氣體容置腔通過氣體輸送控制裝置連接第一進氣管，氣體輸送控制裝置為連接控制單元的流量電磁閥；放電室內(nèi)還設(shè)置有第二進氣管。

進一步地，等離子體電源模塊包括三個并聯(lián)的rc阻容緩沖電路，與三個并聯(lián)的rc阻容緩沖電路相連接的三相可控硅全橋整流濾波電路，并聯(lián)在三相可控硅全橋整流濾波電路輸出端的兩個串聯(lián)的電解電容，以及連接在三相可控硅全橋整流濾波電路輸出端的脈沖輸出電路；兩個串聯(lián)的電解電容還并聯(lián)有一無感聚酯薄膜電容。

進一步地，脈沖輸出電路包括逆變器控制電路，npn型三極管q1、npn型三極管q2、npn型三極管q3和npn型三極管q4，串聯(lián)的二極管d7和二極管d8，以及串聯(lián)的二極管d9和二極管d10；npn型三極管q1、npn型三極管q2、npn型三極管q3和npn型三極管q4的基極分別連接逆變器控制電路，npn型三極管q1和npn型三極管q3的發(fā)射極與二極管d7和二極管d9的正極兩兩相互連接；npn型三極管q2和npn型三極管q4的集電極與二極管d8和二極管d10的負極兩兩相互連接；二極管d7的負極連接二極管d8的正極；二極管d9的負極連接二極管d10的正極；pnp型三極管q2的發(fā)射極依次連接一變壓器和電容c7，電容c7的另一端連接npn型三極管q4的發(fā)射極；npn型三極管q2的集電極和npn型三極管q1的發(fā)射極分別為連接三相可控硅全橋整流濾波電路輸出端的節(jié)點。

進一步地，逆變器控制電路包括一型號為sg3525的處理芯片，處理芯片包含引腳1～引腳16；引腳1和引腳2分別通過電阻r6和電阻r7接地；引腳5、引腳8和引腳9分別通過電容c9、電容c10和電容c11接地；引腳6通過串聯(lián)的電阻r9和r8接地；引腳7通過串聯(lián)電阻r10和電容c8接地；引腳10通過并聯(lián)的電阻r18和電容c14接地并作為脈沖禁止信號輸入的節(jié)點；引腳12接地；引腳11和引腳14共同作為pwm脈沖輸出并連接一驅(qū)動芯片；引腳13分別連接一接地電容c12和電阻r17，電阻r17的另一端連接15v電源、引腳15和電阻r14；引腳16通過電阻r11連接引腳2；

引腳9還連接電阻r12的一端，電阻r12的另一端分別連接電容c15、電阻r13和引腳1；電容c15的另一端分別連接電阻r13的另一端、電阻r14的另一端、電阻r16的一端和接地電阻r15；電阻r16的另一端連接二極管d11的負極，二極管d11的正極為電流調(diào)整信號的輸入端；

驅(qū)動芯片的型號為exb841，驅(qū)動芯片分別連接npn型三極管q1、npn型三極管q2、npn型三極管q3和npn型三極管q4的基極。

進一步地，可控硅為skkt57/12e。

進一步地，工作室的底部設(shè)置有腳架，工作室內(nèi)的角落處設(shè)置有與控制單元相連接的真空計。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明的第一磁場產(chǎn)生器、第二磁場產(chǎn)生器和第三磁場產(chǎn)生器可以形成磁鏡型磁場位形用于提高等離子體的密度和均勻性。這些磁場的引入減少了等離子體帶電粒子在壁面上的復合損失，增加等離子體中電子的碰撞截面，也增加了等離子體內(nèi)部的電子碰撞使等離子體密度得到提高。在磁鏡場位形中，帶電粒子無法或者較少飄逸出磁鏡場區(qū)域，等離子體能夠被限制在磁鏡中，而非帶電的自由基則可以無阻礙穿過該區(qū)域，到達待處理樣品表面形成非常有效的自由基增強沉積，進而避免了等離子體中的光、帶電粒子轟擊等對樣品的損傷。

2、本發(fā)明的超濾膜裝載部件可以使得超濾膜在工作室內(nèi)勻速移動，使得等離子體以掃描的形式對其進行改性，保證超濾膜表面改性的均勻。且滑桿可以內(nèi)置電源線，便于基片臺添加加熱組件。

3、等離子體電源模塊采用了三相工頻交流電電源輸入，在三相交流輸入電源之間并聯(lián)了三個rc阻容緩沖電路，經(jīng)過三相可控硅全橋整流濾波后，在通過全橋逆變和高頻脈沖變壓器升壓。三相全橋可控硅整流采用市場上成熟的觸發(fā)板控制，可以通過電流計取得電流信號后送給可控硅觸發(fā)板用于過電流保護，

本電源采用的控制脈沖發(fā)生芯片是sg3525。sg3525是電壓型控制芯片，其鋸齒波的波形斜率與發(fā)生的pwm波頻率有關(guān)，它可以驅(qū)動雙端變換器，驅(qū)動脈沖為圖騰柱推挽輸出，輸出相位相差180度，驅(qū)動芯片選用exb841整流用可控硅采用的是skkt57/12e，控制電路采用pwm和pid控制，使得本電源模塊能有效濾波穩(wěn)壓，提高輸出的穩(wěn)定性。

4、在本電源中，將高壓直流線上電流經(jīng)霍爾元件檢測后通過檢測電阻取樣后濾波放大加至sg3525的10腳，形成閉環(huán)，使輸出電流更加穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的正面剖視圖；

圖3為本發(fā)明的等離子體電源模塊電路圖；

圖4為逆變器控制電路圖。

其中：1、放電室；101、電極；102、第一進氣管；103、第二進氣管；104、第一磁場產(chǎn)生器；105、第二磁場產(chǎn)生器；106、第三磁場產(chǎn)生器；2、工作室；201、步進裝置；202、螺紋桿；203、基片臺；204、抽氣口；205、滑桿；206、真空計；3、真空機組；401、總控箱；402、控制面板；403、氣體容置腔；404、氣體輸送控制裝置；5、腳架。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的具體實施方式進行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。

如圖1和圖2所示，該等離子體改性超濾膜處理系統(tǒng)包括工作室2，工作室2的上方設(shè)置有放電室1，放電室1的一側(cè)設(shè)置有總控箱401；總控箱401內(nèi)設(shè)置有控制單元和等離子體電源模塊，總控箱401上設(shè)置有與控制單元相連接的控制面板402；放電室1內(nèi)設(shè)置有兩個正對并連接等離子體電源模塊的電極101，兩個電極101之間設(shè)置有第一進氣管102；工作室2內(nèi)設(shè)置有超濾膜裝載部件，工作室2的底部設(shè)置有抽氣口204，抽氣口204連接一真空機組3，真空機組3連接控制單元；

超濾膜裝載部件包括與控制單元相連接的步進裝置201，步進裝置201通過至少一根螺紋桿202活動連接一用于存放超濾膜的基片臺203。

步進裝置201通過一根螺紋桿202活動連接基片臺203，步進裝置201與基片臺203之間還設(shè)置有用于輔助螺紋桿202承載基片臺203的滑桿205。

基片臺203上設(shè)置有加熱片，加熱片的電源線設(shè)置在滑桿2內(nèi)并連接控制單元。

放電室1的上方、左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置有第一磁場產(chǎn)生器104、第二磁場產(chǎn)生器105和第三磁場產(chǎn)生器106；第一磁場產(chǎn)生器104的上端和下端分別為n極和s極；第二磁場產(chǎn)生器105和第三磁場產(chǎn)生器106的上端和下端均分別為s極和n極。

放電室1的另一側(cè)設(shè)置有氣體容置腔403，氣體容置腔403通過氣體輸送控制裝置404連接第一進氣管102，氣體輸送控制裝置404為連接控制單元的流量電磁閥；放電室1內(nèi)還設(shè)置有第二進氣管103。

如圖3所示，等離子體電源模塊包括三個并聯(lián)的rc阻容緩沖電路，與三個并聯(lián)的rc阻容緩沖電路相連接的三相可控硅全橋整流濾波電路，并聯(lián)在三相可控硅全橋整流濾波電路輸出端的兩個串聯(lián)的電解電容，以及連接在三相可控硅全橋整流濾波電路輸出端的脈沖輸出電路；兩個串聯(lián)的電解電容還并聯(lián)有一無感聚酯薄膜電容c6。

脈沖輸出電路包括逆變器控制電路，npn型三極管q1、npn型三極管q2、npn型三極管q3和npn型三極管q4，串聯(lián)的二極管d7和二極管d8，以及串聯(lián)的二極管d9和二極管d10；npn型三極管q1、npn型三極管q2、npn型三極管q3和npn型三極管q4的基極分別連接逆變器控制電路，npn型三極管q1和npn型三極管q3的發(fā)射極與二極管d7和二極管d9的正極兩兩相互連接；npn型三極管q2和npn型三極管q4的集電極與二極管d8和二極管d10的負極兩兩相互連接；二極管d7的負極連接二極管d8的正極；二極管d9的負極連接二極管d10的正極；pnp型三極管q2的發(fā)射極依次連接一變壓器和電容c7，電容c7的另一端連接npn型三極管q4的發(fā)射極；npn型三極管q2的集電極和npn型三極管q1的發(fā)射極分別為連接三相可控硅全橋整流濾波電路輸出端的節(jié)點。

如圖4所示，逆變器控制電路包括一型號為sg3525的處理芯片，處理芯片包含引腳1～引腳16；引腳1和引腳2分別通過電阻r6和電阻r7接地；引腳5、引腳8和引腳9分別通過電容c9、電容c10和電容c11接地；引腳6通過串聯(lián)的電阻r9和電阻r8接地；引腳7通過串聯(lián)電阻r10和電容c8接地；引腳10通過并聯(lián)的電阻r18和電容c14接地并作為脈沖禁止信號輸入的節(jié)點；引腳12接地；引腳11和引腳14共同作為pwm脈沖輸出并連接一驅(qū)動芯片；引腳13分別連接一接地電容c12和電阻r17，電阻r17的另一端連接15v電源、引腳15和電阻r14；引腳16通過電阻r11連接引腳2。

引腳9還連接電阻r12的一端，電阻r12的另一端分別連接電容c15、電阻r13和引腳1；電容c15的另一端分別連接電阻r13的另一端、電阻r14的另一端、電阻r16的一端和接地電阻r15；電阻r16的另一端連接二極管d11的負極，二極管d11的正極為電流調(diào)整信號的輸入端；驅(qū)動芯片的型號為exb841，驅(qū)動芯片分別連接npn型三極管q1、npn型三極管q2、npn型三極管q3和npn型三極管q4的基極?？煽毓铻閟kkt57/12e。

工作室2的底部設(shè)置有腳架5，工作室2內(nèi)的角落處設(shè)置有與控制單元相連接的真空計206。

在本發(fā)明的一個實施例中，真空機組3為機械泵-分子泵。用于沉積的工作氣體通過第一進氣管102和第二進氣管103進入放電室1內(nèi)，其中惰性氣體和還原性氣體通過第一進氣管102，反應(yīng)性前驅(qū)物氣體通過第二進氣管103進入等離子體下游區(qū)域，這樣的氣路設(shè)計有助于減少沉積過程中對室體產(chǎn)生的污染?？刂泼姘?02可以采用觸摸屏，便于實時查看系統(tǒng)運行狀態(tài)。抽氣口204優(yōu)先設(shè)置在放電室1的正下方。三相全橋可控硅整流采用市場上成熟的觸發(fā)板控制，通過電流計取得電流信號后送給可控硅觸發(fā)板用于過電流保護。

本發(fā)明在使用時，第一磁場產(chǎn)生器104、第二磁場產(chǎn)生器105和第三磁場產(chǎn)生器107可以形成磁鏡型磁場位形用于提高等離子體的密度和均勻性。這些磁場的引入減少了等離子體帶電粒子在壁面上的復合損失，增加等離子體中電子的碰撞截面，也增加了等離子體內(nèi)部的電子碰撞使等離子體密度得到提高。在磁鏡場位形中，帶電粒子無法或者較少飄逸出磁鏡場區(qū)域，等離子體能夠被限制在磁鏡中，而非帶電的自由基則可以無阻礙穿過該區(qū)域，到達待處理樣品表面形成非常有效的自由基增強沉積，進而避免了等離子體中的光、帶電粒子轟擊等對樣品的損傷。

使用者可以先將待改性的超濾膜放置在基片臺203上，通過控制面板402操控真空機組3工作，使得放電室1和工作室2滿足低壓條件，接著控制氣體輸送控制裝置404，使得預先存放在氣體容置腔403中的工作氣體進入放電室1，在電極101之間電離，并從放電室1進入工作室2。使用者通過控制面板402開啟步進裝置201，基片臺203在螺紋桿202的帶動下前后(或是左右)勻速移動，使的從放電室1中出來的等離子體以類似于掃描的形式作用于超濾膜上，勻速移動使得等離子體在超濾膜上分布更加均勻。使用者還可以根據(jù)實際情況實現(xiàn)對超濾膜的加熱，進一步控制等離子體中離子和活性基團的能量，提高沉積的可控性。

綜上所述，本發(fā)明在超濾膜上形成的薄膜厚度均勻，等離子體電源模塊輸出穩(wěn)定，能進行意外跳閘保護，有效提高本系統(tǒng)的安全性。