CN114836736A - 等离子体镀膜设备和镀膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一等离子体镀膜设备和镀膜方法，其中所述等离子体镀膜设备采用射频放电并且放电线圈可以沿着一镀膜腔体的长度方向被布置以使得基材在所述镀膜腔体内沿着所述镀膜腔体的长度方向移动时为基材提供等离子体环境。

Description

等离子体镀膜设备和镀膜方法

技术领域

本发明涉及到表面处理领域，尤其涉及到一等离子体镀膜设备和镀膜方法。

背景技术

等离子体反应装置是应用于薄膜沉积、刻蚀以及表面处理工艺的重要加工设备，基于感应耦合元件的不同，主要可以分为两类，一类是容性耦合等离子体反应装置，其采用平板型容性耦合元件，驱动频率为13.56MHz，向反应室提供激发电场使得反应气体电离形成等离子体。容性耦合等离子体反应装置的缺点主要在于限制于容性耦合元件，产生的等离子体密度较低，并且等离子体电位较高，使得基材表面容易受到活性粒子的轰击，因此，采用容性耦合等离子体反应装置进行镀膜可能会影响到镀膜产品的最终质量。另一种是感性耦合等离子体反应装置，其采用电感耦合线圈，在射频电源的驱动下向反应室提供激发磁场以使得反应气体电离为等离子体。

传统的电感耦合线圈在反应设备中反应室的中央部分所激发的磁场较强，而在边缘部分所激发的磁场较弱，因此反应室中央部分的等离子体密度较高，边缘部分的等离子体密度较低。如果随着需要加工的基材的尺寸的扩大，反应室的体积也相应扩大后，传统的电感耦合线圈激发的等离子体存在着较大的方位角不对称性，使得反应室的等离子体分布不均匀，从而影响到膜层的均匀性。另外，在实际的工业生产中，单次可处理的基材数目越多，生产效率越高。也就是说，也就是说，工业产生中需求的是大体积的高生产效率的等离子体反应设备，然而，伴随而来的问题可能是等离子体密度分布不均匀的现象加剧。

针对这一问题，目前常用的方法是对于电感线圈的结构进行设计，使得等离子体分布均匀，比如说可参考中国专利CN101409126A中提出的一种线圈结构设计方案。然而这类线圈往往结构较为复杂，并且复杂的线圈设计可能导致线圈的电感值较大，从而增大“静电耦合”效率，不利于整个镀膜过程的进行。

发明内容

本发明的一个优势在于提供一等离子体镀膜设备和镀膜方法，其中所述等离子体镀膜设备的一镀膜腔能够设计的较大，以单次处理大量的基材。

本发明的另一优势在于提供一等离子体镀膜设备和镀膜方法，其中所述等离子体镀膜设备的所述镀膜腔能够被设计的较长，以使得装载有基材的一装载装置能够沿着所述镀膜腔的长度方向运动，以使得整个所述等离子体镀膜设备能够用于一个连续化作业。

本发明的另一优势在于提供一等离子体镀膜设备和镀膜方法，其中所述等离子体镀膜设备提供至少一放电线圈，所述放电线圈不需要被设计为复杂结构，并且能够沿着所述镀膜腔体的长度方向被布置，以使得所述镀膜腔体内的等离子体能够被较为均匀地分布。

本发明的另一优势在于提供一等离子镀膜设备和镀膜方法，其中所述等离子体镀膜设备提供的所述放电线圈的数目是两个或者是更多，两个或者是更多的所述放电线圈被绕所述镀膜腔布置，以在位于所述镀膜腔内的基材的周围提供较为均匀的磁场，以使得所述镀膜腔体能够被设计的较大。

本发明的另一优势在于提供一等离子镀膜设备和镀膜方法，其中所述等离子体镀膜设备的提供的所述放电线圈的数目是一个，所述放电线圈能够被环绕所述镀膜腔布置，以在位于所述镀膜腔内的基材的周围提供较为均匀的磁场，以使得所述镀膜腔体能够被设计的较大。

根据本发明的一方面，本发明提供了一等离子体镀膜设备，适于在一基材表面镀膜，其中所述等离子体镀膜设备包括：

一镀膜腔体，其中所述镀膜腔体具有一镀膜腔；

一装载装置，其中该基材适于被装载于所述装载装置并且所述装载装置被配置为可带着该基材沿着所述镀膜腔的长度方向在所述镀膜腔移动；和

一射频放电装置，其中所述射频放电装置包括至少两个放电线圈和至少一个射频电源，其中每一个所述放电线圈被可导通地连接于一个所述射频电源，所述放电线圈被沿着所述镀膜腔体的长度方向布置，以在该基材被装载于所述装载装置在所述镀膜腔并且沿着其长度方向运动时，被导通地连接于所述射频电源的所述放电线圈自该基材的一侧朝向该基材放电以提供等离子体环境。

根据本发明的一个实施例，所述镀膜腔体包括一镀膜顶壁、一镀膜底壁以及一镀膜侧壁，其中所述镀膜顶壁和所述镀膜底壁被相对设置，所述镀膜侧壁延伸于所述镀膜顶壁和所述镀膜底壁之间，所述镀膜底壁适于被朝向地面布置，所述装载装置被设置为可沿着所述镀膜侧壁的长度方向移动，至少两个所述放电线圈被绕所述装载装置的一运动轨迹布置。

根据本发明的一个实施例，所述镀膜腔体包括一镀膜顶壁、一镀膜底壁以及一镀膜侧壁，其中所述镀膜顶壁和所述镀膜底壁被相对设置，所述镀膜侧壁延伸于所述镀膜顶壁和所述镀膜底壁之间，所述镀膜底壁适于被朝向地面布置，所述装载装置被设置为可沿着所述镀膜底壁的长度方向移动，至少两个所述放电线圈被绕所述装载装置的一运动轨迹布置。

根据本发明的一个实施例，所述放电线圈被布置在所述镀膜腔体内，或者是所述放电线圈被布置在所述镀膜腔体外。

根据本发明的一个实施例，所述放电线圈被设计为一个平面结构并且被设置为自位于中间位置的一个起始点朝外旋转形成一个多圈的螺旋状结构。

根据本发明的一个实施例，所述放电线圈包括一第一部分线圈和一第二部分线圈，其中所述第一部分线圈和所述第二部分线圈被分别设置为自位于中间位置的一个起始点朝外旋转形成一个多圈的螺旋状平面结构并且所述第一部分线圈被串联于所述第二部分线圈。

根据本发明的一个实施例，所述等离子体镀膜设备进一步包括至少一安装壳体，其中所述安装壳体被设置于所述镀膜腔和所述放电线圈之间并且朝外凸出形成一杯形结构，其中所述放电线圈被缠绕于所述安装壳体。

根据本发明的一个实施例，所述等离子体镀膜设备进一步包括一容置壳体和具有一容置腔，所述容置腔连通于所述镀膜腔体的所述镀膜腔，所述容置壳体被连接至所述镀膜腔体并且凸出于所述镀膜侧壁，所述放电线圈被设置于所述容置壳体。

根据本发明的一个实施例，所述等离子体镀膜设备具有一进料口，其中所述安装壳体具有一安装壳体顶壁和一安装壳体侧壁，其中所述安装壳体顶壁和所述安装壳体侧壁围绕形成一安装腔，所述进料口被设置于所述安装壳体顶壁，所述放电线圈被缠绕于所述安装壳体侧壁。

根据本发明的一个实施例，所述等离子体镀膜设备进一步包括一容置壳体和具有一容置腔，所述容置腔连通于所述镀膜腔体的所述镀膜腔，所述容置壳体被连接至所述镀膜腔体并且凸出于所述镀膜侧壁，所述安装壳体的所述安装壳体侧壁延伸于所述容置壳体和所述安装壳体顶壁之间。

根据本发明的一个实施例，所述装载装置包括一载架和一移动单元，其中所述载架被设置于所述移动单元，以使得所述移动单元在运动时带动所述载架移动，其中所述镀膜设备进一步包括一脉冲单元，所述载架被可导通地连接于所述脉冲电源以使得所述载架的至少部分作为脉冲电源的电极使用。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一等离子体镀膜设备，其中所述等离子体镀膜设备包括：

一镀膜腔体，其中所述镀膜腔体具有一镀膜腔；

一装载装置，其中该基材适于被装载于所述装载装置并且所述装载装置被配置为可带着该基材沿着所述镀膜腔的长度方向在所述镀膜腔移动；和

一射频放电装置，其中所述射频放电装置包括至少一个放电线圈和至少一个射频电源，其中每一个所述放电线圈被可导通地连接于一个所述射频电源，所述放电线圈被沿着所述镀膜腔体的长度方向布置并且所述放电线圈被绕所述装载装置的一运动轨迹布置，以在该基材被装载于所述装载装置在所述镀膜腔并且沿着其长度方向运动时，被导通于连接于所述射频电源的所述放电线圈自该基材的一侧朝向该基材放电以提供等离子体环境。

根据本发明的一个实施例，所述等离子体镀膜设备进一步包括一容置壳体和具有一容置腔，所述容置腔连通于所述镀膜腔体的所述镀膜腔，所述容置壳体被连接至所述镀膜腔体并且凸出于所述镀膜腔体，所述放电线圈被设置于所述容置壳体。

根据本发明的一个实施例，所述等离子体镀膜设备进一步包括一支架和一脉冲电源，其中所述支架被布置于所述镀膜腔体的所述镀膜腔并且被可导通地连接于所述脉冲电源以使得所述支架的至少部分作为所述脉冲电源的电极使用。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一镀膜方法，其包括如下步骤：

藉由布置在一镀膜设备的一镀膜腔体的至少一放电线圈为被装载于一装载装置并且被所述装载装置带动以在所述镀膜腔体内沿着所述镀膜腔体的长度方向移动的基材提供等离子体环境，其中所述放电线圈被可导通地连接于一射频电源；和

在基材表面形成膜层。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述放电线圈的数量是至少两个，至少一个所述放电线圈被配置为配合另一个所述放电线圈的工作，以使得所述镀膜腔体在所述基材周围提供的等离子体环境均匀。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述放电线圈被环绕于所述基材的一运动轨迹。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述基材被放置于一支架，所述支架的至少部分被可导通地连接于一脉冲电源，在所述射频电源和所述脉冲电源的共同作用下镀膜。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述基材被放置于一支架，并且所述支架被设置为可转动以带动所述基材在所述镀膜腔体中转动，以使得所述镀膜腔体内的等离子体分布均匀。

附图说明

图1A是根据本发明的一较佳实施例的一等离子体镀膜设备的示意图。

图1B是根据本发明的上述较佳实施例的所述等离子体镀膜设备的示意图。

图2是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备的示意图。

图3是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备的示意图。

图4是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备的示意图。

图5是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备的示意图。

图6A是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备的示意图。

图6B是根据本发明的一较佳实施例的一放电线圈的示意图。

图6C是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备的局部示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考附图1A和附图1B所示，根据本发明的一较佳实施例的一等离子体镀膜设备被示意。所述等离子体镀膜设备用于通过所述等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)在基材表面化学沉积形成膜层，以改成基材的表面性能。基材可以是玻璃、塑料、无机材料或者是具有待镀膜或者需改进的表面的其他材料。藉由膜层改善的表面性能举例地但是并不限制于疏水疏油性能、耐腐蚀性、刚性、耐磨性能以及耐摔性能。基材可以被实施为电子设备，比如说智能手机、平板电脑、电子阅读器、可穿戴设备、电视机、电脑显示屏。等离子体是指电子，正、负离子，激发态原子、分子以及自由基混杂的状态。

详细地说，所述等离子体镀膜设备包括一镀膜腔体10、一射频放电装置20、一进料装置30、一抽气装置40以及至少一装载装置50，其中所述镀膜腔体10具有一镀膜腔100，基材可以被放置于所述镀膜腔100以被沉积形成膜层，其中所述射频放电装置20能够向所述镀膜腔100提供激发磁场以将所述镀膜腔100中的反应气体电离为等离子体，然后等离子体沉积至基材的表面以形成膜层，其中所述进料装置30通过至少一个进料口101被可导通地连接于所述镀膜腔体10，以朝向所述镀膜腔体10进料，其中所述抽气装置40通过至少一个出口102被可导通地连接于所述镀膜腔体10，以控制所述镀膜腔100的真空度保持在预期的范围，以有利于膜层的形成，其中所述装载装置50用于装载基材，并且所述装载装置50被设置为可运动的并且能够在所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100内运动。

所述装载装置50可以包括一载架51和一移动单元52，其中所述载架51被设置于所述移动单元52，以使得所述移动单元52在移动的同时可以带动所述载架51移动。所述移动单元52可以是一轨道、轮子或者是其他的可移动装置。所述移动单元52可以是一主动移动装置，也可以是一被动移动装置。

可以理解的是，原料可以是气态或者是非气态的，经过所述进料装置30后，原料最终可以以气态的方式被传递至所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100。

所述射频放电装置20包括至少二放电线圈21和至少一射频电源22，其中每一个所述放电线圈21被可导通地连接于所述射频电源22，可以是一个所述放电线圈21被可导通地连接于一个所述射频电源22，也可以是不同的所述放电线圈21被可导通地连接于同一个所述射频电源22。

由于所述放电线圈21的数目可以是两个或者是更多，当所述镀膜腔体10需要处理的样品量较大时，所述镀膜腔体10可以被设计为较大的体积，并且所述放电线圈21能够被布置以满足拥有较大的体积尺寸的所述镀膜腔体10的镀膜需求。

进一步地，在本实施例中，所述镀膜腔体10被设计为长度较长的，以使得所述镀膜腔体10在同一个时间内能够对于较多的基材进行膜层。

详细地说，所述镀膜腔体10包括一镀膜侧壁11、一镀膜顶壁12以及一镀膜底壁13，其中所述镀膜侧壁11延伸于所述镀膜顶壁12和所述镀膜底壁13之间，所述镀膜侧壁11、所述镀膜顶壁12以及所述镀膜底壁13围绕形成所述镀膜腔100。所述镀膜侧壁11、所述镀膜顶壁12以及所述镀膜底壁13的形状和位置决定了所述镀膜腔体10的形状。在本实施例中，所述镀膜腔体10的形状并不构成限制，其可以被实施为矩形结构、圆柱形结构甚至是球形结构。

所述镀膜顶壁12和所述镀膜底壁13可以被设置的较长，以使得整个所述镀膜腔体10具有较长的长度。所述装载装置50被设置于所述镀膜腔体10的所述镀膜底壁13并且能够沿着所述镀膜底壁13的长度方向移动。当然可以理解的是，依据设置方式的不同，所述装载装置50也可以被悬挂于所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11或者是所述镀膜顶壁12。

在所述装载装置50在所述镀膜腔100沿着长度方向移动时，所述射频放电装置20的所述放电线圈21依然能够为移动的所述装载装置50提供较为均匀的磁场，以使得运动中的所述装载装置50上装载的基材能够被镀膜。当然可以理解的是，所述装载装置50也能够被静止地放置于所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100。

在本实施例中，优选地，所述装载装置50是可移动的并且数目超过一个的，所述装载装置50能够被容纳于所述镀膜腔体10(附图中示意了一个所述装载装置50)。所述装载装置50自所述镀膜腔体10的一侧进入到所述镀膜腔100，然后沿着所述镀膜腔100的长度方向通过所述镀膜腔100至所述镀膜腔体10的另一侧，在这个过程中镀膜过程可以被完成。操作人员通过控制所述镀膜腔体10的反应环境和所述装载装置50的移动速度可以实现上述的目的。基于所述装载装置50的尺寸和所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100的尺寸，一个接着一个的所述装载装置50可以自所述镀膜腔体10的一端被放入，然后在所述镀膜腔体10的另一端完成镀膜的所述装载装置50可以一个接着一个的被取出。

可以理解的是，可参考附图1B所示，在所述镀膜腔体10的两端可以被分别设置于封闭装置，以使得所述镀膜腔体10在被打开时，整个所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100的环境能够被维持，以使得正在镀膜的基材能够继续镀膜。换句话说，所述镀膜腔100的两端的基材的取出和放入并不对于所述镀膜腔100内的其他基材的镀膜造成影响。

所述射频放电装置20的所述放电线圈21被布置于所述镀膜腔体10并且能够适应于所述镀膜腔体10的长度方向为在所述装载装置50的基材提供较为均匀的磁场。

详细地说，在本实施例中，所述射频放电装置20的所述放电线圈21被布置在所述镀膜侧壁11一侧。更具体地，所述放电线圈21被布置于所述镀膜侧壁11并且所述镀膜腔100外部。

所述放电线圈21的数目是两个、三个或者是更多个，以六个为例进行说明。在本实施例中，所述镀膜腔体10的所述镀膜底壁13被设置为可以朝向地面，并且所述镀膜顶壁12、所述镀膜底壁13以及所述镀膜侧壁11的至少部分被设置为较长的，以使得所述装载装置50可以带着所述基材沿着所述镀膜底壁13的长度方向移动。所述镀膜腔体10具有一轴线，其中所述轴线穿过所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11的两个相对的部分，并且所述镀膜顶壁12和所述镀膜底壁13被围绕所述轴线布置。两个所述放电线圈21被绕所述轴线布置，并且可以被布置在所述镀膜侧壁11的一侧。另外四个所述放电线圈21也被两两分别绕所述轴线布置，并且沿着所述镀膜腔体10的长度方向布置以使得所述装载装置50朝前运动时，所述放电线圈21可以持续地为所述基材提供磁场。

从另一个角度而言，所述装载装置50可以在所述镀膜腔体10内沿着一运动轨迹运动，至少两个所述放电线圈可以绕所述装载装置50的所述运动轨迹被布置，以使得被设计的较大的所述镀膜腔体10内的等离子体分布较为均匀。

进一步地，位于同一层的两个所述放电线圈21被对称地布置并且可以分别位于所述镀膜侧壁11的两个相对的部分，比如说相邻的两个所述放电线圈21到所述轴线之间的距离之间形成的夹角为180°。对于所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100而言，两个所述放电线圈21被均匀地布置在周围，以使得基材被放置在所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100进行处理时，等离子体能够被均匀地布置于所述镀膜腔100。优选地，所述镀膜腔体10也可以被设置为一个对称结构，轴对称或者是中心对称，以所述轴线为参照。

通过上述的方式，所述等离子体镀膜设备的等离子体分布的均匀性对于所述放电线圈21本身结构的依赖降低。也就是说，不需要针对于所述放电线圈21的结构进行复杂设计，而是通过对于多个所述放电线圈21相对于所述镀膜腔体10的位置布置就可以让所述等离子体镀膜设备的等离子体分布更加均匀。

可以理解的是，在本实施例中，六个所述放电线圈21可以被分成三层布置，实际上，所述放电线圈21的布置方式可以是多样的，比如说不一定要被布置在同一层，可以错位布置。

可以理解的是，所述镀膜腔体10可以是一个非对称结构，多个所述放电线圈21也可以是非对称设计，所述放电线圈21可以基于所述镀膜腔体10的结构进行针对性的布置。换句话说，所述放电线圈21的布置并不限制于对称的设计，实际上，所述放电线圈21的布置是配合于所述镀膜腔体10的各个位置的等离子体的浓度。

举例说明，当所述镀膜腔体10被布置有一个所述放电线圈21时，工作人员发现所述等离子体镀膜设备产生的基材的品质不一，位于中央位置的基材的厚度较厚，位于边缘位置的基材的厚度较薄，那么另一个所述放电线圈21可以被布置以试图改善这一现象，这并不要求后一个所述放电线圈21和前一个所述放线线圈被对称布置。

进一步地，可以理解的是，同一个所述镀膜腔体10被布置有多个所述放电线圈21，并不一定要求每一个所述放电线圈21的规格是相同的。举例说明，当所述镀膜腔体10被布置有对称设置的两个规格较大的所述放电线圈21时，工作人员发现所述等离子体镀膜设备产生的基材的品质不一，位于靠近于所述放电线圈21部分的基材的厚度较厚，远离所述放电线圈21也就是位于两个所述放电线圈21之间的基材的厚度较薄，那么可以在两个所述放电线圈21之间另外布置所述放电线圈21，并且所述放电线圈21的规格可以被选取为较小的线圈，起到辅助在先的两个所述放电线圈21的作用。

进一步地，可以理解的是，由于所述放电线圈21的两个或者是更多的布置，使得所述镀膜腔体10的尺寸能够被扩大，从而容纳更多的基材。在本实施例中，所述镀膜腔体10可以被设置为一个水平的，实际上长度较长的结构，所述装载装置50能够水平运动。在本发明的另一个实施例中，所述镀膜腔体10被设置为一竖直的，实际上高度较高的结构，所述装载装置50能够朝上运动，并且一个接着一个的所述装载装置50可以被运输至所述镀膜腔体10，以使得整个镀膜流程可以连续化。当然可以理解的是，基于实际生产的需求，所述镀膜腔体10的实际结构和所述装载装置50的运动方向可以根据需求被布置。

进一步地，在本实施例中，所述射频电源22的数目被实施为一个，不同的所述放电线圈21可以被相互串联。在本发明的另一些实施例中，所述射频电源22的数目也可以是两个或者是多个，不同的所述放电线圈21被连接有不同的所述射频电源22，也就是说，各个所述放电线圈21的工作可以是独立的。可以通过控制所述放电线圈21的不同的射频功率来达到所述镀膜腔体10内等离子体分布均匀的目的。

回到本实施例中所举例的对称布置的情况，所述放电线圈21被布置在所述镀膜腔体10外部，所述射频电源22也被布置在所述镀膜腔体10外部。所述射频放电装置20还可以进一步包括至少一匹配器23，其中所述匹配器23用于连接所述放电线圈21和所述射频电源22。所述放电线圈21藉由所述匹配器23和所述射频电源22可以形成一个回路，所述匹配器23可以起到调节的作用，以使得所述射频电源22的功率可以在最大程度上被传输至所述放电线圈21的两端。所述放电线圈21中会产生一定大小的射频电流，两端同时会产生一定幅度的电压。所述放电线圈21中环绕的射频电流在所述放电线圈21所在空间中激发产生射频磁场，以使得所述镀膜腔体10产生磁通。基于法拉第电磁感应定律，所述射频放电装置20的所述放电线圈21产生的射频磁通会感应产生射频电场，射频电场会加速等离子体中的电子运动，使之不断和中性气体分子碰撞离化，从而将感应线圈中的射频能量耦合到离化气体中并且维持等离子体放电。

进一步地，所述等离子体镀膜设备包括一容置壳体60，其中所述容置壳体60被设置于所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11的一介质窗，所述放电线圈21可以被安装于所述容置壳体60。所述容置壳体60的至少部分被设置为可供所述放电线圈21产生的磁场穿过，其材质可以但是并不限制于陶瓷或者是石英。所述放电线圈21可以被设计为一个平面结构，也可以被设计为一个立体结构。所述容置壳体60可以形成有一个容置腔600并且所述容置腔600被凸出地设置于所述镀膜腔体10，所述容置腔600被连通于所述镀膜腔100。所述放电线圈21可以被放置于所述容置壳体60形成的一个平坦的部分。

在本实施例中，所述放电线圈21被实施为一个平面结构，以使得所述放电线圈21朝向所述镀膜腔100具有一个较大的放电区域，以有利于放电的均匀。可以理解的是，多个所述放电线圈21可以被环绕于所述轴线布置，一个所述放电线圈21可以占据所述镀膜侧壁11的一侧。也可以是，几个所述放电线圈21被布置在所述镀膜侧壁11的同一侧，沿着轴向方向被布置，举例说明，当所述镀膜腔体10是一个六面体结构时，四个侧面中一个侧面可以被布置有位于上下方位的两个所述放电线圈21，另一个相对的侧面也可以被布置有位于上下方位的两个所述放电线圈21。

进一步地，所述等离子体镀膜设备包括一脉冲电源70，其中所述脉冲电源70被布置于所述镀膜腔体10外部，所述脉冲电源70和所述射频电源22可以共同工作，以为所述镀膜腔体10提供合适的等离子体环境。值得一提的是，所述等离子体镀膜设备可以在30～50摄氏度的低温环境下完成镀膜。

根据本发明的一个实施例，采用射频电场和脉冲电场的共同作用来辅助完成等离子体增强化学气相沉积过程。优选地，射频和高压脉冲同时作用于沉积过程。在射频和高压脉冲共同作用的过程中，利用低功率射频放电维持等离子体环境，抑制高压放电过程的弧光放电，由此提高化学沉积效率。

以沉积DLC膜层为例，射频可通过对惰性气体、反应气体原料的放电使整个镀膜过程处于等离子体环境，反应气体原料处于高能量状态；脉冲高电压的作用是脉冲电源70在放电过程中产生强电场，处于高能状态的活性粒子受到强电场作用加速沉积于基体表面，形成非晶态碳网络结构。脉冲电场处于不放电的状态时，利于沉积在基体表面的薄膜进行非晶态碳网络结构自由驰豫，在热力学作用下碳结构向稳定相---弯曲石墨烯片层结构转变，并埋置于非晶碳网络中，形成透明类石墨烯结构。也就是说，射频电场、变化的脉冲电场相互结合作用，使得膜层能够快速、稳定地沉积于基体的表面。

更进一步地，所述载架51可以被可导通地连接于所述脉冲电源70以作为所述脉冲电源70的电极。在本实施例中，所述载架51的至少部分作为所述脉冲电源70的阴极，所述镀膜腔体10作为所述脉冲电源70的阳极并且所述载架51和所述镀膜腔体10相互绝缘。所述脉冲电源70可以朝向所述载架51施加偏压，并且能够藉由控制被导通于所述载架51的所述脉冲电源70独立地调控入射到基材表面的离子能量。

参考附图2所示，是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备被示意。

在本实施例中，所述等离子体镀膜设备包括所述镀膜腔体10、所述射频放电装置20、所述进料装置30以及所述抽气装置40。

所述射频放电装置20包括至少两个所述放电线圈21、至少一个所述射频电源22以及至少一个所述匹配器23，所述放电线圈21可以藉由所述匹配器23被可导通地连接于所述射频电源22。

在本实施例中，所述放电线圈21被布置在所述镀膜腔体10内部。在上一个实施例中，所述放电线圈21被布置在所述镀膜腔体10的外部，石英或者是陶瓷等介质材料虽然对于抑制离子对于所述放电线圈21本身的离子轰击有一定的作用，但是也会影响到射频功率的耦合效率。在本实施例中，将所述放电线圈21布置在所述镀膜腔体10内部，改变了采用介质材料将所述放电线圈21和所述镀膜腔体10内的等离子体去隔开的方式，有利于提供射频功率的耦合效率，从而提高等离子体密度。

当然可以理解的是，被布置在所述镀膜腔体10内部的所述放电线圈21也可以被设置有介质材料，以降低所述镀膜腔体10内的等离子体对于所述放电线圈21本身的轰击作用。

在本实施例中，所述放电线圈21被布置以使得所述镀膜腔体10中等离子体浓度均衡。可以理解的是，基于不同的使用目的，所述放电线圈21可以被针对性地布置。举例说明，可以基于使用者期望所述等离子体镀膜设备的整个所述镀膜腔体10的各个位置的等离子体均衡来布置所述放电线圈21，也可以基于使用者期望所述等离子体镀膜设备的所述镀膜腔体10的特定位置等离子体均衡来布置所述放电线圈21，在这种情况下，并不要求整个所述镀膜腔体10的等离子体分布均匀。举例说明，使用者期望在一个体积较大的所述镀膜腔体10中对于小批量基材进行镀膜，那么可以选择将这些基材布置在所述镀膜腔体10的一个中间区域，所述放电线圈21的布置仅需要满足这一中间区域的等离子体分布均衡即可。

将两个或者是更多个所述放电线圈21对称地布置以使得所述镀膜腔体10中等离子体分布均衡是一种可选的方式。所述放电线圈21可以绕所述轴线被轴对称布置或者是中心对称布置。当然可以理解的是，可参考上一个实施例中的说明，所述放电线圈21也可以被非对称布置，并且每一个所述放电线圈21的规格可以是不同。

参考附图3所示，根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备被示意。

本实施例和上述实施例的主要区别在于所述镀膜腔体10的结构和所述放电线圈21的布置。

在本实施例中，所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11被设置为较长的，所述装载装置50被设置为可沿着所述镀膜侧壁11移动的。所述放电线圈21被设置于较长的所述镀膜侧壁11以在所述装载装置50移动过程中为所述基材提供等离子体环境。

优选地，所述镀膜腔体10可以容纳有两个、三个或者是更多个所述装载装置50，所述装载装置50可以从所述镀膜腔体10的下方一个接着一个地进入到所述镀膜腔体100，然后完成镀膜的所述基材可以从所述镀膜腔体10的上方一个接着一个地离开所述镀膜腔体100。可以理解的是，在所述装载装置50进入或者是离开所述镀膜腔体10的过程中，所述镀膜腔体10的所述镀膜腔体100可以保持封闭以使得正在镀膜的基材继续被正常镀膜。类似的，在所述装载装置50的两端可以被设置有封闭装置，以为所述装载装置50的进出提供一个缓冲空间。进入到所述镀膜腔体10的所述装载装置50可以先被进入到所述封闭装置，此时所述封闭装置和所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100保持隔绝，然后连通所述封闭装置和所述镀膜腔100，以使得所述装载装置50可以直接进行到所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100。

参考附图4所示，是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备被示意。

在本实施例中，所述等离子体镀膜设备包括所述镀膜腔体10、所述射频放电装置20、所述进料装置30以及所述抽气装置40。

所述射频放电装置20包括至少一个所述放电线圈21、至少一个所述射频电源22以及至少一个所述匹配器23，所述放电线圈21可以藉由所述匹配器23被可导通地连接于所述射频电源22。

在本实施例中，所述放电线圈21的数目可以是一个，两个或者是更多个。以所述放电线圈21的数目被设置为一个举例说明。详细地说，在本实施例中，所述放电线圈21被缠绕于所述镀膜腔体10设置。所述镀膜腔体10具有所述镀膜侧壁11、所述镀膜顶壁12以及所述镀膜底壁13，所述镀膜侧壁11被设置为较长的。整个所述镀膜腔体10可以被设计为一个竖直的高度较高的设备，所述装载装置50可以沿着高度方向运动。所述装载装置50的所述移动单元52可以被布置为一个可活动的升降结构。

所述镀膜腔体10的所述轴线穿过所述镀膜顶壁12和所述镀膜底壁13。所述放电线圈21被围绕所述镀膜腔体10的所述轴线被布置。详细地说，所述放电线圈21被缠绕于所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11设置，以使得当基材被放置于所述镀膜腔体10并且被支撑于所述镀膜底壁13，所述放电线圈21能够在基材的四周进行放电。

所述放电线圈21的规格，比如说大小、疏密能够被适应性地调整以使得所述镀膜腔体10内的等离子体浓度能够均匀。举例说明，如果所述镀膜腔体10的左侧的等离子体浓度较高时，可以减少所述放电线圈21在所述镀膜腔体10的位于左侧的所述镀膜侧壁11缠绕的圈数或者是将位于左侧的所述镀膜侧壁11对应的所述放电线圈21更换成为较细的规格，也可以是增加所述镀膜腔体10的右侧的所述放电线圈21的密度，以增大所述镀膜腔体10的右侧的等离子体的密度。

可以理解的是，所述放电线圈21的数目可以是两个，一个所述放电线圈21可以被环绕于所述镀膜侧壁11，另一个所述放电线圈21可以被环绕于所述镀膜侧壁11布置，也可以被布置在所述镀膜侧壁11的某个位置，以和前一个环绕布置的所述放电线圈21协作，以使得所述镀膜腔体10内的等离子体浓度均衡。

可以理解的是，当所述镀膜腔体10是一个水平方向延伸的结构时，所述放电线圈21也可以被环绕布置。

进一步地，所述等离子体镀膜设备包括一容置壳体60，其中所述容置壳体60被设置于所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11的一介质窗，所述放电线圈21可以被安装于所述容置壳体60。所述容置壳体60的至少部分被设置为可供所述放电线圈21产生的磁场穿过，其材质可以但是并不限制于陶瓷或者是石英。可以理解的是，所述容置壳体60可以是由所述镀膜侧壁11的至少部分形成，也可以是被设置为独立于所述镀膜侧壁11。

可以理解的是，当所述放电线圈21的数目超过一个时，不同的所述放电线圈21之间可以被串联，并且连接于同一个所述射频电源22，也可以是，不同的所述放电线圈21可以相互独立，并且连接于不同的所述射频电源22，以使得不同的所述放电线圈21可以基于不同的射频功率工作。

进一步地，在本实施例中，所述载架51被可转动地安装于所述移动单元52，以相对于所述镀膜腔体10运动，所述载架51具有一转动轴线，所述转动轴线穿过所述镀膜腔体10的所述镀膜顶壁12和所述镀膜底壁13。所述载架51可绕所述转动轴线转动。当然可以理解的是，所述载架51和所述镀膜腔体10的相对运动方式并不限制于转动。藉由所述载架51相对于所述镀膜腔体10的运动，所述镀膜腔体10内的等离子体能够被带动从而使得所述镀膜腔体10的各个位置的等离子体浓度趋向均匀。

参考附图5所示，是根据本发明的另一较佳实施例的所述等离子体镀膜设备被示意。

在本实施例中，所述等离子体镀膜设备包括所述镀膜腔体10、所述射频放电装置20、所述进料装置30以及所述抽气装置40。

所述射频放电装置20包括至少一个所述放电线圈21、至少一个所述射频电源22以及至少一个所述匹配器23，所述放电线圈21可以藉由所述匹配器23被可导通地连接于所述射频电源22。

在本实施例中，所述放电线圈21的数目可以是一个，两个或者是更多个。以所述放电线圈21被设置为一个举例说明。和上述实施例的不同之处在于，本实施例中，所述放电线圈21可以被布置在所述镀膜腔体10的内部，并且所述放电线圈21可以沿着所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11的内侧环绕布置，以使得所述镀膜腔体10能够被放置基材尽可能留出较大的空间。

当然可以理解的是，在所述放电线圈21的数目超过一个时，一个所述放电线圈21可以被放置在所述镀膜腔体10内部，一个所述放电线圈21可以被放置在所述镀膜腔体10外部。所述镀膜腔体10内外的所述放电线圈21可以协同合作。

另外，环绕布置的所述放电线圈21可以和布置在特定位置的所述放电线圈21协作，不论是在所述镀膜腔体10内部还是在所述镀膜腔体10外部。

参考附图6A至6C所示，是根据本发明的上述较佳实施例的所述放电线圈21被示意。

参考附图6A所示，所述放电线圈21被设计为一个双“回”形结构。所述放电线圈21包括一第一部分线圈211和一第二部分线圈212，其中所述第一部分线圈211和所述第二部分线圈212保持预设的距离并且所述第一部分线圈211被串联于所述第二部分线圈212。所述第一部分线圈211和所述第二部分线圈212分别被设计为“回”形结构。所述放电线圈21可以被布置在所述镀膜腔体10的外部或者是内部。可以理解的是，所述放电线圈21可以被设置于所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11一侧，并且和所述镀膜侧壁11保持一定的距离，也可以是，所述放电线圈21被直接布置于所述镀膜侧壁11，并且所述放电线圈21可以和所述镀膜侧壁11保持绝缘。

如果所述放电线圈21被布置在所述镀膜腔体10的外部，那么所述放电线圈21可以被安装于所述容置壳体60，以使得磁通穿过所述容置壳体60可以进入到所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100。在本实施例中，所述容置壳体60可以是一平面结构，所述放电线圈21的所述第一部分线圈211和所述第二部分线圈212被设置为匹配的平面结构并且可以被分别独立地布置于所述容置壳体60。

参考附图6B所示，所述放电线圈21被设计为单个“回”形结构。所述放电线圈21可以被设置为一个中心点朝外不断螺旋地旋转形成“回”形结构。可以理解的是，所述放电线圈21的每一圈是矩形时，形成“回”形结构。本领域技术人员可以理解的是，所述放电线圈21的每一圈的形状可以是三角形的或者是圆圈形状的。

参考附图6C所示，所述放电线圈21被设计为立体结构。详细地说，所述等离子体镀膜设备进一步包括一安装壳体80，其中所述安装壳体80被设置于所述容置壳体60并且两者相互连通。所述安装壳体80藉由所述容置壳体60连通所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100。所述安装壳体80和所述容置壳体60可以是一体设置的，也可以是分体设置的。所述放电线圈21可以被安装于所述安装壳体80，所述安装壳体80被布置为杯形构造。所述安装壳体80包括一安装壳体顶壁81和一安装壳体侧壁82以及具有一安装口801，其中所述安装口801连通于所述镀膜腔100，所述放电线圈21被缠绕于所述安装壳体80的所述安装壳体侧壁82。

在本实施例中，所述安装壳体80被设计为一圆柱状结构。可以理解的是，所述安装壳体80也可以被设计为一个棱柱或者是其他形状的结构。所述放电线圈21围绕所述安装壳体80的一安装腔800，所述安装腔800的各个位置的大小可以是相同的，以使得所述放电线圈21围绕形成一个上下均匀的筒状。所述安装腔800的各个位置大小也可以是不同的，比如说所述放电线圈21可以围绕形成一个上大下小或者是上小下大的结构，此处的上指靠近于所述镀膜腔100的一端，下指远离所述镀膜腔100的一端。

进一步地，所述等离子体镀膜设备具有两个所述进料口101，其中所述进料装置30被可连通地连接于所述进料口101，藉由所述进料口101朝向所述镀膜腔体10的所述镀膜腔100进料。在本实施例中，所述进料口101被布置于所述安装壳体80并且位于所述安装壳体顶壁81的一个中间位置，经由所述进料口101进入到所述安装壳体80的所述安装腔800的原料可以在均匀布置在四周的所述放电线圈21产生的磁场作用下等离子化。

更进一步地，所述放电线圈21可以被安装于所述镀膜腔体10的所述镀膜侧壁11的一个中间位置，藉由所述安装壳体80安装于所述镀膜侧壁11的一个中间位置。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (19)

1.一等离子体镀膜设备，适于在一基材表面镀膜，其特征在于，包括：

一镀膜腔体，其中所述镀膜腔体具有一镀膜腔；

一装载装置，其中该基材适于被装载于所述装载装置并且所述装载装置被配置为可带着该基材沿着所述镀膜腔的长度方向在所述镀膜腔移动；和

一射频放电装置，其中所述射频放电装置包括至少两个放电线圈和至少一个射频电源，其中每一个所述放电线圈被可导通地连接于一个所述射频电源，所述放电线圈被沿着所述镀膜腔体的长度方向布置，以在该基材被装载于所述装载装置在所述镀膜腔并且沿着其长度方向运动时，被导通地连接于所述射频电源的所述放电线圈自该基材的一侧朝向该基材放电以提供等离子体环境。

2.根据权利要求1所述的等离子体镀膜设备，其中所述镀膜腔体包括一镀膜顶壁、一镀膜底壁以及一镀膜侧壁，其中所述镀膜顶壁和所述镀膜底壁被相对设置，所述镀膜侧壁延伸于所述镀膜顶壁和所述镀膜底壁之间，所述镀膜底壁适于被朝向地面布置，所述装载装置被设置为可沿着所述镀膜侧壁的长度方向移动，至少两个所述放电线圈被绕所述装载装置的一运动轨迹布置。

3.根据权利要求1所述的等离子体镀膜设备，其中所述镀膜腔体包括一镀膜顶壁、一镀膜底壁以及一镀膜侧壁，其中所述镀膜顶壁和所述镀膜底壁被相对设置，所述镀膜侧壁延伸于所述镀膜顶壁和所述镀膜底壁之间，所述镀膜底壁适于被朝向地面布置，所述装载装置被设置为可沿着所述镀膜底壁的长度方向移动，至少两个所述放电线圈被绕所述装载装置的一运动轨迹布置。

4.根据权利要求1至3任一所述的等离子体镀膜设备，其中所述放电线圈被布置在所述镀膜腔体内，或者是所述放电线圈被布置在所述镀膜腔体外。

5.根据权利要求1至3任一所述的等离子体镀膜设备，其中所述放电线圈被设计为一个平面结构并且被设置为自位于中间位置的一个起始点朝外旋转形成一个多圈的螺旋状结构。

6.根据权利要求1至3任一所述的等离子体镀膜设备，其中所述放电线圈包括一第一部分线圈和一第二部分线圈，其中所述第一部分线圈和所述第二部分线圈被分别设置为自位于中间位置的一个起始点朝外旋转形成一个多圈的螺旋状平面结构并且所述第一部分线圈被串联于所述第二部分线圈。

7.根据权利要求1至3任一所述的等离子体镀膜设备，其中所述等离子体镀膜设备进一步包括至少一安装壳体，其中所述安装壳体被设置于所述镀膜腔和所述放电线圈之间并且朝外凸出形成一杯形结构，其中所述放电线圈被缠绕于所述安装壳体。

8.根据权利要求6所述的等离子体镀膜设备，其中所述等离子体镀膜设备进一步包括一容置壳体和具有一容置腔，所述容置腔连通于所述镀膜腔体的所述镀膜腔，所述容置壳体被连接至所述镀膜腔体并且凸出于所述镀膜腔体，所述放电线圈被设置于所述容置壳体。

9.根据权利要求7所述的等离子体镀膜设备，其中所述等离子体镀膜设备具有一进料口，其中所述安装壳体具有一安装壳体顶壁和一安装壳体侧壁，其中所述安装壳体顶壁和所述安装壳体侧壁围绕形成一安装腔，所述进料口被设置于所述安装壳体顶壁，所述放电线圈被缠绕于所述安装壳体侧壁。

10.根据权利要求9所述的等离子体镀膜设备，其中所述等离子体镀膜设备进一步包括一容置壳体和具有一容置腔，所述容置腔连通于所述镀膜腔体的所述镀膜腔，所述容置壳体被连接至所述镀膜腔体并且凸出于所述镀膜腔体，所述安装壳体的所述安装壳体侧壁延伸于所述容置壳体和所述安装壳体顶壁之间。

11.根据权利要求1至3任一所述的等离子体镀膜设备，其中所述装载装置包括一载架和一移动单元，其中所述载架被设置于所述移动单元，以使得所述移动单元在运动时带动所述载架移动，其中所述镀膜设备进一步包括一脉冲单元，所述载架被可导通地连接于所述脉冲电源以使得所述载架的至少部分作为脉冲电源的电极使用。

12.一等离子体镀膜设备，其特征在于，包括：

一镀膜腔体，其中所述镀膜腔体具有一镀膜腔；

一装载装置，其中该基材适于被装载于所述装载装置并且所述装载装置被配置为可带着该基材沿着所述镀膜腔的长度方向在所述镀膜腔移动；和

一射频放电装置，其中所述射频放电装置包括至少一个放电线圈和至少一个射频电源，其中每一个所述放电线圈被可导通地连接于一个所述射频电源，所述放电线圈被沿着所述镀膜腔体的长度方向布置并且所述放电线圈被绕所述装载装置的一运动轨迹布置，以在该基材被装载于所述装载装置在所述镀膜腔并且沿着其长度方向运动时，被导通于连接于所述射频电源的所述放电线圈自该基材的一侧朝向该基材放电以提供等离子体环境。

13.根据权利要求12所述的等离子体镀膜设备，其中所述等离子体镀膜设备进一步包括一容置壳体和具有一容置腔，所述容置腔连通于所述镀膜腔体的所述镀膜腔，所述容置壳体被连接至所述镀膜腔体并且凸出于所述镀膜腔体，所述放电线圈被设置于所述容置壳体。

14.根据权利要求12所述的等离子体镀膜设备，其中所述等离子体镀膜设备进一步包括一支架和一脉冲电源，其中所述支架被布置于所述镀膜腔体的所述镀膜腔并且被可导通地连接于所述脉冲电源以使得所述支架的至少部分作为所述脉冲电源的电极使用。

15.一镀膜方法，其特征在于，包括如下步骤：

藉由布置在一镀膜设备的一镀膜腔体的至少一放电线圈为被装载于一装载装置并且被所述装载装置带动以在所述镀膜腔体内沿着所述镀膜腔体的长度方向移动的基材提供等离子体环境，其中所述放电线圈被可导通地连接于一射频电源；和

在基材表面形成膜层。

16.根据权利要求15所述的镀膜方法，其中在上述方法中，所述放电线圈的数量是至少两个，至少一个所述放电线圈被配置为配合另一个所述放电线圈的工作，以使得所述镀膜腔体在所述基材周围提供的等离子体环境均匀。

17.根据权利要求15所述的镀膜方法，其中在上述方法中，所述放电线圈被环绕于所述基材的一运动轨迹。

18.根据权利要求15至17任一所述的镀膜方法，其中在上述方法中，所述基材被放置于一支架，所述支架的至少部分被可导通地连接于一脉冲电源，在所述射频电源和所述脉冲电源的共同作用下镀膜。

19.根据权利要求15至17任一所述的镀膜方法，其中在上述方法中，所述基材被放置于一支架，并且所述支架被设置为可转动以带动所述基材在所述镀膜腔体中转动，以使得所述镀膜腔体内的等离子体分布均匀。

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