[发明专利]一种带真空机械臂的磁控溅射光学镀膜设备及镀膜方法

说明书

本发明公开了一种带真空机械臂的磁控溅射光学镀膜设备和镀膜方法，该设备包括真空镀膜室、真空机械臂室、磁控溅射靶组件、立式旋转鼓，在真空镀膜室侧壁上设置有与真空机械臂室连接的接口。立式旋转鼓绕垂直轴线旋转，其中心设置有密封箱。多组磁控溅射靶设置在立式旋转鼓外围的真空镀膜室侧壁上。真空机械臂室内设置有真空机械臂，在真空状态下水平和竖直移动。镀膜方法包括对镀膜设备抽真空，转动立式旋转鼓达到设定的转速，启动射频离子源，按工艺要求交替镀制两种材料的膜层，还包括采用真空机械臂将装有基片的基板装卡到立式旋转鼓上以及将镀膜后的基板从立式旋转鼓上取下。

技术领域

本发明属于真空设备领域，特别是涉及一种带真空机械臂的磁控溅射光学镀膜设备及应用于光学及电子器件领域的磁控溅射光学镀膜方法。

背景技术

当前，光学等对厚度要求高的镀膜主设备主要是真空蒸发镀膜，随着手机等电子设备的发展，既要求膜系的控制精度高，又要求产能大、成本低。市场上也出现磁控溅射光学镀膜设备及磁控溅射光学镀膜方法，基本采用的都是应用于装饰或工模具的镀膜设备河镀膜方法，或应用于太阳能或显示器件功能性磁控溅射膜，所有的这些薄膜都不需要精确控制膜厚，并且镀层少；由于应用于光学及电子器件领域的磁控溅射光学镀膜，是在高速旋转下精确控制镀多层膜，最高需要镀数百层膜，通过控制不同波长的光的通过或反射，达到光学目的；尽管有技术提出可以镀制光学薄膜，但都存在两大问题，第一是无法监测和控制镀膜厚度，只能通过控制时间，间接控制膜厚；第二只能采用氧化物靶材，直接镀金属氧化物，这样的靶材镀膜效率极低，不适应大规模生产；因此需要开发适合手机等电子设备应用的磁控溅射光学镀膜设备及应用于光学领域的真空磁控溅射镀膜方法。

现有技术，真空磁控溅射镀膜设备都是单室的，每次都需要破坏真空，这样不但影响产量，由于放大气时，磁控溅射靶的表面会吸附水蒸气和发生氧化反应，造成磁控溅射靶的污染，严重影响产品的性能和产品的一致性；为此本发明设计了不破坏真空完成装卸基片的带真空机械臂的磁控溅射光学镀膜设备和实现了连续镀膜的方法；为了提高镀膜厚度的控制精度，本发明还设置了晶振膜厚测量装置。

发明内容

本发明通过以下技术方案实现：

一种带真空机械臂的磁控溅射光学镀膜设备，包含真空镀膜室、真空机械臂室、磁控溅射靶组件、立式旋转鼓。真空镀膜室为立式圆筒形结构，上下两端设置有上盖板和下盖板，侧面有侧开门，在立式圆筒形的侧壁上还设置有与真空机械臂室连接的接口。所述的立式旋转鼓位于真空镀膜室内，绕垂直轴线旋转，立式旋转鼓中心设置有密封箱，密封箱的上部连接有旋转轴，旋转轴通过轴承支撑在真空镀膜室的上盖板上，密封箱内的气氛与真空镀膜室隔离；磁控溅射靶组件设置在立式旋转鼓外围的真空镀膜室的侧壁上，所述的磁控溅射靶组件为2组以上。真空机械臂室设置有真空机组，用于对真空机械臂室抽真空，在真空镀膜室和真空机械臂室的连接处设置有真空隔离阀门，在真空机械臂室内设置有真空机械臂，真空机械臂在真空状态下水平和竖直移动，用于将装有需要镀膜的基片的基板装卡到立式旋转鼓上，以及将镀膜后的基板从立式旋转鼓上取下放到基板架上。

所述的真空机械臂包含基板车、基板车移动装置、基板车水平驱动机构、基板车竖直驱动机构。基板车安装在基板车移动装置的水平导轨上，在基板车水平驱动机构的驱动下沿着水平导轨移动，实现基板车在真空机械臂室和真空镀膜室之间的往复运动。真空机械臂室内设置有竖直导向柱，基板车移动装置安装在竖直导向柱上，在基板车竖直驱动机构驱动下沿竖直导向柱竖直往复运动；基板车水平驱动机构和基板车竖直驱动机构的动力装置都设置在真空机械臂室外。

所述的基板车水平驱动机构的动力装置上设置有移动杆，移动杆通过密封装置引入真空机械臂室内，移动杆的内端通过竖直连杆与基板车相连。基板车移动装置竖直移动时，基板车在竖直连杆上滑动。

基板架设置在基板架移动装置上，随着基板架移动装置移动。