一种真空镀膜晶振信号近距离处理装置及真空镀膜设备

技术领域

本发明涉及真空镀膜膜厚控制技术及真空镀膜设备制造技术领域，尤其涉及一种真空镀膜晶振信号近距离处理装置及真空镀膜设备。

背景技术

真空镀膜工艺中，膜层厚度普遍使用石英晶体控制，行业内称做“晶控”。晶控系统包括探头、信号传输线、振荡包和膜厚控制仪等部件。其中探头是放置在真空室里的传感器，探头里的晶振片随着膜厚变化，自身的固有频率发生变化，它实时地将带有频率变化的交变电信号通过信号传输线反馈给振荡包，膜厚控制仪再对振荡包发出的信号进行计算处理，最终得到膜厚的数据，并以数字信号传递给中央控制系统。在实际镀膜生产中经常会出现控制屏上膜厚数据剧烈波动的现象，严重时曲线突然大幅跳跃，控制中心会误判膜层已镀到既定厚度而停止镀膜，这种现象业内称之为“跳晶控”。

“跳晶控”现象产生的原因主要有以下几种：

(1)数据传输线过长：现有的磁控溅射光学镀膜设备尺寸都较大，晶控探头在真空室里，振荡包在真空室外，信号传输线从探头到振荡包距离很长。而传输线的长度是有限度要求的，太长会使振荡包的输入阻抗不匹配，而且传输线越长信号衰减越大，信噪比会严重降低；

(2)其它高频信号的干扰：晶控探头反馈的微弱交变信号很容易被外界干扰，像溅射电源的方波脉冲，其高级次的频率跟晶振片固有频率很接近，对信号干扰严重；

(3)信号线接触不良：现有大型磁控溅射镀膜设备，大多数晶控探头都安装在工件架上，镀膜时跟着工件一起转。旋转的探头向固定的振荡包传递信号，通常用电滑环一类的旋转联通元件接续。滑环在传递微小信号时，电刷与导电环一旦有轻微的接触不良，就会出现振荡包无法实时追踪晶体固有频率，振荡频率瞬间突变现象(即所谓的“跳频”)，膜厚控制仪也会因此失灵。

因此，设计一种晶振信号处理的装置，以解决“跳晶控”问题对本领域技术人员来说非常必要。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种真空镀膜晶振信号近距离处理装置及真空镀膜设备。本发明的真空镀膜晶振信号近距离处理装置把振荡包和膜厚控制仪安装于容置腔体内，该容置腔体安装于工件架上并可随工件架转动，晶控探头与振荡包间的信号线长度大大缩短，对信号的衰减大大降低，同时避免了其它信号的干扰。且晶振片反馈的交变信号在进入振荡包之前不必经过滑环，避免了滑环可能带来的“跳频”风险，从而解决了行业内普遍存在的“跳晶控”的难题。

本发明的真空镀膜晶振信号近距离处理装置，包括一容置腔体和一晶控系统，

所述容置腔体固定于真空室的工件架内并随所述工件架运动，所述容置腔体的顶部密封连接一管道，所述管道穿过所述工件架和真空室与外部大气相连通；所述管道与所述工件架、所述管道与所述真空室间均密封连接；

所述晶控系统包括：晶控探头、振荡包、膜厚控制仪，所述振荡包和所述膜厚控制仪通信连接，并安装于所述容置腔体内，所述晶控探头安装于工件架上，所述晶控探头通过一信号线与容置腔体内的振荡包相连接；所述信号线与所述容置腔体间密封连接。

进一步地，所述管道与所述工件架间设有第一密封件，所述管道与所述真空室间设有第二密封件，所述信号线与所述容置腔体间设有第三密封件，其中，优选的，所述第一密封件为一密封法兰，所述第二密封件为一油封，所述第三密封件为一传感器馈入件。

进一步地，所述管道包括一波纹管和一转轴管，所述波纹管一端与所述容置腔体的顶部密封连接，另一端密封连接所述转轴管一端，所述转轴管一端固定于所述工件架上，另一端穿过所述真空室与外部大气相连通，所述第二密封件与所述转轴管相配合。

进一步地，所述膜厚控制仪的电源线和信号传输线穿过所述管道连接于真空室外的滑环接线端。

进一步地，所述容置腔体为金属材质，所述容置腔体为柱体结构。

进一步地，所述工件架为一筒状工件架，所述工件架设有转轴和第一驱动装置，所述第一驱动装置驱动所述工件架随所述转轴转动。

在另一实施例中，所述真空镀膜晶振信号近距离处理装置包括一容置腔体和一晶控系统，

所述容置腔体固定于真空室的工件架背面上并随所述工件架往复运动，所述容置腔体密封连接一管道，所述管道穿过所述真空室与外部大气相连通；

所述晶控系统包括：晶控探头、振荡包、膜厚控制仪，所述振荡包和所述膜厚控制仪通信连接，并安装于所述容置腔体内，所述晶控探头安装于工件架上，所述晶控探头通过一信号线与容置腔体内的振荡包相连接；所述信号线与所述容置腔体间密封连接。

进一步地，所述工件架为一平板式工件架，所述管道为一波纹管，所述真空室内还设有一第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述工件架往复运动。

本发明还提供一种真空镀膜设备，其包括：真空室、设于所述真空室内的工件架和溅射靶，所述工件架对应设有以上所述的真空镀膜晶振信号近距离处理装置。

采用上述方案，本发明的真空镀膜晶振信号近距离处理装置及真空镀膜设备具有以下有益效果：

(1)振荡包和膜厚控制仪安装于容置腔体内，容置腔体固定在真空室工件架上，靠近晶控探头，晶控探头与振荡包间的信号线大大缩短，信号得以在近距离内传输和处理，避免了信号衰减造成的“跳晶控”问题，将容置腔体设计为金属材质，实现屏蔽作用，大大降低外界信号的干扰，一定程度上也降低了“跳晶控”发生的几率。

(2)振荡包、膜厚控制仪与晶控探头一起运动，晶振探头反馈的交变信号在真空室内通过信号线直接进入振荡包，不经过滑环传递，避免了滑环可能导致的“跳频”现象。

附图说明

图1为本发明的设有实施例1的真空镀膜晶振信号近距离处理装置的真空镀膜设备的结构示意图。

图2为本发明的设有实施例2的真空镀膜晶振信号近距离处理装置的真空镀膜设备的结构示意图。

附图中的附图标记如下：

10-容置腔体 20-晶控系统 30-真空室

50-溅射靶 31-工件架 41-第一密封件

42-第二密封件 43-第三密封件 21-晶控探头

22-振荡包 23-膜厚控制仪 24-信号线

11-管道 32-支架 111-波纹管

112-转轴管 311-转轴 70-第二驱动装置

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种真空镀膜晶振信号近距离处理装置，该装置包括：一容置腔体10和一晶控系统20，所述容置腔体10设于真空室内，并与所述晶控系统20相配合，实现了晶控系统20的晶控探头与振荡包间的短距离连接，提高了信噪比。具体的，所述容置腔体10固定于真空室30的工件架31内，并随所述工件架31转动。本实施例中所述工件架31为一筒状工件架，所述工件架31设有转轴311和第一驱动装置(未图示)，所述第一驱动装置驱动所述工件架31随所述转轴311转动。所述容置腔体10的顶部密封连接一管道11，所述管道11穿过所述工件架31和真空室30与外部大气相连通。所述管道11与所述工件架31间设有第一密封件41，所述第一密封件41为一密封法兰，防止容置腔体10内的气体泄漏进入工件架31和真空室30内。所述管道11与所述真空室30间设有第二密封件42，所述第二密封件42为一油封，实现所述管道11的转动密封，防止外部大气进入真空室30内。所述晶控系统20包括：晶控探头21、振荡包22、膜厚控制仪23，所述振荡包22和所述膜厚控制仪23通信连接，并安装于所述容置腔体10内，所述晶控探头21安装于工件架31的筒状外壁上，所述振荡包22设于靠近所述晶控探头21的一侧，所述晶控探头21通过一信号线24与容置腔体内的振荡包22相连接；所述信号线24与所述容置腔体10间设有第三密封件43，所述第三密封件42为一传感器馈入件，本实施例中为一QCM传感器馈入件，其气密密封能力强，增强了晶控探头21的馈入性能，确保了设备的持久可靠。所述振荡包22和所述膜厚控制仪23在容置腔体10内的常压下工作，所述膜厚控制仪23的电源线和信号传输线穿过所述管道11连接于真空室30外的滑环60的接线端，实现与镀膜机控制系统的通信连接。所述晶控探头21直接通过传感器馈入件与振荡包22相连接，两者间信号线相对现有技术大大缩短，有效避免了信号线长度过长导致信号衰减严重，以及信号干扰严重的问题。优选的，为进一步缩短所述晶控探头21与所述振荡包22间的距离，在所述工件架31内设有一支架32，所述容置腔体10固定于所述支架32上，使所述置腔体10内振荡包22的高度与所述晶振探头21的安装高度相同。可以预见的，所述容置腔体10也可以通过焊接或其他方式固定于所述工件架31内。

另外，值得一提的是，所述管道11包括一波纹管111和一转轴管112，所述波纹管111一端与所述容置腔体10的顶部密封连接，其密封连接方式可以为法兰密封或焊接密封等，另一端密封连接所述转轴管112一端，其密封连接方式可以为焊接密封或密封胶圈密封等，所述转轴管112一端固定于所述工件架10上，另一端穿过所述真空室30与外部大气相连通。另外，所述真空室30上还对应所述转轴管112的位置安装轴承件，所述转轴管112安装于所述轴承件上，并通过所述第二密封件42进行密封，当所述工件架31转动时，所述转轴管112在所述轴承件内随所述工件架31同步转动。

在一优选实施例中，所述容置腔体10为金属材质的柱体结构，优选为不锈钢材质，起到信号屏蔽作用，屏蔽如溅射电源的方波脉冲所产生的信号干扰等，提高了晶控探头21交变信号的信噪比。对于避免“跳晶控”也起到一定作用。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种真空镀膜晶振信号近距离处理装置，包括一容置腔体10和一晶控系统20，所述容置腔体10固定于真空室的工件架31的背面上，所述容置腔体10密封连接一管道11，所述管道11穿过所述真空室与外部大气相连通。所述晶控系统20包括：晶控探头21、振荡包22、膜厚控制仪23，所述振荡包22和所述膜厚控制仪23通信连接，并安装于所述容置腔体10内，所述晶控探头21安装于工件架31的正面上，所述晶控探头21通过一信号线24与容置腔体10内的振荡包22相连接；所述信号线24与所述容置腔体10间用QCM传感器馈入件密封连接。本实施例中所述工件架31为一平板式工件架，所述管道11为一波纹管，所述真空室内还设有一第二驱动装置70，本实施例中为了安装方便，所述第二驱动装置70的动力输出端连接于所述容置腔体10的外壁上，驱动所述容置腔体10在真空室内往复运动，从而带动工件架31一起运动，实现晶控探头21与容置腔体10间的相对静止。本实施例与实施例1的不同之处在于，其应用于不同类型的工件架上，其原理及产生的技术效果均与实施例1相同，仅机械结构方面具有微小差异。

本发明还提供一种真空镀膜设备，其包括：真空室、设于所述真空室内的工件架和溅射靶，所述工件架对应设有以上所述的真空镀膜晶振信号近距离处理装置。所述工件架可以为实施例1中的筒状工件架，也可以为实施例2中的平板式工件架或其他形式的工件架，只要可以实现工件架上的晶控探头与容置腔体内的振荡包间的短距离信号连接即满足需求，均应属于本发明的保护范围。该真空镀膜设备的晶控探头与振荡包间的短距离连接，解决了现有技术中晶控探头与振荡包间连接线路过长，导致信号衰减严重、信噪比较低的情况，有效避免了“跳晶控”问题。且本发明的晶控探头的交变信号直接进入振荡包，不经滑环传递，避免了滑环易导致的“跳频”现象。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“背面”、“正面”等指示方位为基于本发明附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，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。

综上所述，本发明提供一种真空镀膜晶振信号近距离处理装置及设有该装置的真空镀膜设备，真空镀膜晶振信号近距离处理装置缩短了晶振探头与振荡包之间的距离，使信号线对信号的衰减大大降低，同时避免了外界其它信号干扰，解决了行业内普遍存在的“跳晶控”的难题，且晶振探头反馈的交变信号在进入振荡包之前不经过滑环，避免了滑环可能带来的“跳频”风险。本发明的真空镀膜设备解决了镀膜生产中的“跳晶控”难题，镀膜效率及产品良率大大提高，值得大力推广使用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。