TWI823612B - 旋轉鍍膜治具及鍍膜裝置 - Google Patents
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Abstract
一種旋轉鍍膜治具，適於設置在設有多個靶源的一腔體內，且適於供多個工件在腔體內鍍膜，包括一基座、多個承載台及多個隔板。基座具有一第一轉軸，基座適於沿第一轉軸可轉動地設置於腔體內。這些承載台設置於基座，這些承載台適於承載這些工件，這些靶源適於位在這些承載台的周圍，以分別對這些承載台所承載的這些工件進行鍍膜程序。這些隔板設置於基座且隔開這些承載台。
Description
本發明是有關於一種鍍膜治具及鍍膜裝置，且特別是有關於一種旋轉鍍膜治具及鍍膜裝置。
相較於常規單層鍍膜，多層鍍膜擁有更高硬度，更好的耐磨性之優勢。習知要將工件鍍上多層鍍膜，需要在鍍完一層鍍膜之後，將此靶源關閉，開啟另一靶源，以對工件進行下一層鍍膜作業，整體製程時間相當長。
本發明提供一種旋轉鍍膜治具，其有助於鍍膜製程具有較高的效率。
本發明提供一種鍍膜裝置，其具有上述的旋轉鍍膜治具。
本發明的一種旋轉鍍膜治具，適於設置在設有多個靶源的一腔體內，且適於供多個工件在腔體內鍍膜，包括一基座、多個承載台及多個隔板。基座具有一第一轉軸，基座適於沿第一轉軸可轉動地設置於腔體內。這些承載台設置於基座，這些承載台適於承載這些工件，這些靶源適於位在這些承載台的周圍，以分別對這些承載台所承載的這些工件進行鍍膜程序。這些隔板設置於基座且隔開這些承載台。
在本發明的一實施例中，上述的這些承載台沿多個第二轉軸可轉動地設置於基座。
在本發明的一實施例中，上述的旋轉鍍膜治具更包括一第一驅動組件及多個第二驅動組件，第一驅動組件驅動第一轉軸轉動，這些第二驅動組件分別驅動這些第二轉軸轉動。
在本發明的一實施例中，上述的旋轉鍍膜治具更包括由這些隔板隔出的多個隔間，這些隔間的數量等於這些承載台的數量，這些承載台位於這些隔間內。
在本發明的一實施例中，上述的旋轉鍍膜治具更包括由這些隔板隔出的多個隔間，這些隔間的數量大於這些承載台的數量，這些承載台位於這些隔間的數者內。
在本發明的一實施例中，上述的這些隔間包括多個主隔間及多個副隔間，這些主隔間與這些副隔間交替地設置，這些承載台位於這些主隔間。
在本發明的一實施例中，上述的各主隔間的體積大於各副隔間的體積。
在本發明的一實施例中，上述的這些主隔間與這些副隔間以第一轉軸為中心，環繞地配置於第一轉軸的周圍，這些主隔間與這些副隔間的每一者為扇形空間，各副隔間的一弧長對應於各靶源的一寬度。
本發明的一種鍍膜裝置，適於供多個工件鍍膜，包括一腔體、多個靶源及上述的旋轉鍍膜治具。這些靶源設置於腔體內。旋轉鍍膜治具設置於腔體內且位於這些靶源之間。
在本發明的一實施例中，上述的這些靶源包括至少一第一靶源及至少一第二靶源，各第一靶源的種類不同於各第二靶源的種類。
基於上述，本發明的鍍膜裝置可供多個工件在腔體內鍍膜，腔體內有多個靶源，旋轉鍍膜治具設置於腔體內且位於這些靶源之間。旋轉鍍膜治具的基座沿第一轉軸可轉動地設置於腔體內。這些承載台設置於基座，這些承載台適於承載這些工件，這些靶源位在這些承載台的周圍。這些隔板設置於基座且隔開這些承載台。各承載台上的工件會隨著不同時序移動到對應於不同的靶源的位置，以進行連續多層鍍膜程序。設計者只要安排好鍍膜的順序，依據鍍膜順序設置靶源位置，再將承載台與工件隨著不同時序移動到不同的靶源，即可對工件完成多層鍍膜程序。過程中不需要關閉靶源，可達到連續鍍膜的效果，而具有高效率。此外，兩相鄰的承載台被中間的隔板隔開，避免承載台上的工件被其他靶源的濺鍍。再者，本發明的鍍膜裝置可一次對多個工件作業，而可提升效能。
圖1是依照本發明的一實施例的一種鍍膜裝置的俯視示意圖。請參閱圖1，本實施例的鍍膜裝置20適於供多個工件(未繪示)同時鍍膜。工件的種類例如是刀具，但不以此為限制。鍍膜裝置20包括一腔體21、多個靶源22及一旋轉鍍膜治具100。這些靶源22設置於腔體21。這些靶源22包括至少一第一靶源24及至少一第二靶源26，第一靶源24的種類不同於第二靶源26的種類。
具體地說，在本實施例中，靶源22的數量以四個為例，其中包括兩個第一靶源24及兩個第二靶源26交錯配置。第一靶源24例如是Ti靶，第一靶源24例如是TiAl靶。當然，靶源22的數量、種類、配置不以此為限制。
旋轉鍍膜治具100設置於腔體21內且位於這些靶源22之間。旋轉鍍膜治具100包括一基座110、多個承載台120及多個隔板130。基座110具有一第一轉軸112。旋轉鍍膜治具100更包括一第一驅動組件140，第一驅動組件140驅動第一轉軸112轉動，基座110適於沿第一轉軸112可轉動地設置於腔體21內。
這些承載台120設置於基座110，這些承載台120適於承載這些工件，這些靶源22適於位在這些承載台120的周圍。由於承載台120設置於基座110，承載台120會被基座110帶動而隨著沿第一轉軸112轉動。
在本實施例中，工件需要鍍膜的表面例如為立體表面，因此，旋轉鍍膜治具100更可選擇地包括多個第二驅動組件142，這些第二驅動組件142分別驅動這些第二轉軸122轉動。因此，這些承載台120沿多個第二轉軸122可轉動地設置於基座110。
此外，在本實施例中，由於這些承載台120分別透過這些第二驅動組件142獨立轉動，這些承載台120的轉動速率也可不同，以因應不同的鍍膜需求。當然，在其他實施例中，若工件要鍍膜的表面為平面，承載台120也可以不轉動。
這些隔板130設置於基座110且隔開這些承載台120。這些隔板130隔出多個隔間132。在本實施例中，這些隔間132的數量等於這些承載台120的數量，且這些承載台120位於這些隔間132內。隔板130用來盡量減少工件受到其他相鄰的靶源22的干擾。
當要對承載台120上所承載的工件進行多層鍍膜的鍍膜製程時，在一實施例中，工件會在基座110緩慢公轉的過程中，被對應的第一個靶源22(例如是圖1上方的第一靶源24)鍍上第一層鍍膜。在此過程中，第二驅動組件142可選擇地驅動第二轉軸122轉動，而使承載台120沿第二轉軸122轉動。第二轉軸122的轉速大於第一轉軸112的轉速，以使工件的整個外側面均勻地鍍上對應的第一層鍍膜。
接著，當工件轉到下一個靶源22(例如是圖1左方的第二靶源26)之後，會在第二個靶源22的涵蓋區域中被對應的第二個靶源22鍍上第二層鍍膜。在此過程中，第二驅動組件142可選擇地驅動第二轉軸122轉動，而使承載台120沿第二轉軸122轉動。因此，工件的整個外側面便可均勻地鍍上對應的第二層鍍膜。
同樣地，當工件再轉到下一個靶源22(例如是圖1下方的第一靶源24)之後，會在第三個靶源22的涵蓋區域中被對應的第三個靶源22鍍上第三層鍍膜。在此過程中，第二驅動組件142可選擇地驅動第二轉軸122轉動，而使承載台120沿第二轉軸122轉動。因此，工件的整個外側面便可均勻地鍍上對應的第三層鍍膜。
接著，當工件再轉到下一個靶源22(例如是圖1右方的第二靶源26)之後，會在第四個靶源22的涵蓋區域中被對應的第四個靶源22鍍上第四層鍍膜。在此過程中，第二驅動組件142可選擇地驅動第二轉軸122轉動，而使承載台120沿第二轉軸122轉動。因此，工件的整個外側面便可均勻地鍍上對應的第四層鍍膜。
重複上述的步驟，便可鍍製出多層鍍膜。基座110的轉速可控制每層鍍膜的厚度，承載台120的轉速可控制工件上各部位的膜厚均勻性。
在一實施例中，對腔體21通入Ar氣流量20 SCCM，氮氣流量5 SCCM。且對第一靶源24通入電流2A，第二靶源26通入電流2A。基座110的第一轉軸112(公轉)的轉速5分鐘/圈，承載台120的第二轉軸122(自轉)的轉速20秒/圈，鍍膜時間為120分鐘。上述過程可鍍製出50層AlTiN/TiN的奈米多層鍍膜，總厚度約1.7微米(μm)，磨耗率0.72x10
-6mm
3/Nm，硬度28GPa。當然，上述參數不以此為限制。
在另一實施例中，基座110也可以先停在這些承載台120上的這些工件分別對應於這些靶源22的位置，以形成第一層鍍膜。待鍍完第一層鍍膜之後，基座110轉動以將承載台120與所承載的工件換到對應於下一個靶源22的位置，基座110停止轉動，以使工件可在此位置上形成第二層鍍膜。接下來重複調整承載台120與所承載的工件的位置，再度換到對應於下一個靶源22的位置。再使靶源22繼續對位置調整後的工件進行下一個鍍膜程序。重複上述循環，直到在工件上完成所需數量的多層鍍膜。
值得一提的是，本實施例的鍍膜裝置20不需大幅改裝現有的設備，只要採用新的旋轉鍍膜治具100及對應地配置所需的靶源22即可，相當節省成本。此外，由於這些靶源22於製程中不需關閉，鍍膜速率較快，具有高量產性。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種旋轉鍍膜治具的基座與承載台的示意圖。圖2中隱藏了隔板130。請參閱圖2，本實施例的旋轉鍍膜治具100a與前一實施例的旋轉鍍膜治具100的主要差異在承載台120的數量。在本實施例中，承載台120的數量為10個，但承載台120的數量不以此為限制。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種鍍膜裝置的俯視示意圖。圖3中隱藏了第一驅動組件140(圖1)與第二驅動組件142(圖1)。請參閱圖3，圖3的旋轉鍍膜治具100b與圖1的旋轉鍍膜治具100的主要差異在於隔間132、132b的形式。在本實施例中，這些隔間132b的數量大於這些承載台120的數量，這些承載台120位於這些隔間132b的數者內。
具體地說，這些隔間132b包括多個主隔間134及多個副隔間136，這些主隔間134與這些副隔間136交替地設置，各主隔間134的體積大於各副隔間136的體積。這些承載台120位於這些主隔間134。由於副隔間136位於兩相鄰的主隔間134之間，當位於主隔間134內的承載台120上的工件被其中一個靶源22濺鍍時，副隔間136的設計可避免此工件被另一個靶源22濺鍍，以確保鍍層的成分。
這些主隔間134與這些副隔間136以第一轉軸112為中心，環繞地配置於第一轉軸112的周圍。在本實施例中，這些主隔間134與這些副隔間136的每一者為扇形空間，各副隔間136的一弧長L1對應於各靶源22的一寬度L2。這樣的設計可更進一步降低不同靶源22對工件的干擾。
綜上所述，本發明的鍍膜裝置可供多個工件在腔體內鍍膜，腔體內有多個靶源，旋轉鍍膜治具設置於腔體內且位於這些靶源之間。旋轉鍍膜治具的基座沿第一轉軸可轉動地設置於腔體內。這些承載台設置於基座，這些承載台適於承載這些工件，這些靶源位在這些承載台的周圍。這些隔板設置於基座且隔開這些承載台。各承載台上的工件會隨著不同時序移動到對應於不同的靶源的位置，以進行連續多層鍍膜程序。設計者只要安排好鍍膜的順序，依據鍍膜順序設置靶源位置，再將承載台與工件隨著不同時序移動到不同的靶源，即可對工件完成多層鍍膜程序。過程中不需要關閉靶源，可達到連續鍍膜的效果，而具有高效率。此外，兩相鄰的承載台被中間的隔板隔開，避免承載台上的工件被其他靶源的濺鍍。再者，本發明的鍍膜裝置可一次對多個工件作業，而可提升效能。
L1:弧長
L2:寬度
20:鍍膜裝置
21:腔體
22:靶源
24:第一靶源
26:第二靶源
100、100a、100b:旋轉鍍膜治具
110:基座
112:第一轉軸
120:承載台
122:第二轉軸
130、130b:隔板
132、132b:隔間
134:主隔間
136:副隔間
140:第一驅動組件
142:第二驅動組件
圖1是依照本發明的一實施例的一種鍍膜裝置的俯視示意圖。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種旋轉鍍膜治具的基座與承載台的示意圖。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種鍍膜裝置的俯視示意圖。
20:鍍膜裝置
21:腔體
22:靶源
24:第一靶源
26:第二靶源
100:旋轉鍍膜治具
110:基座
112:第一轉軸
120:承載台
122:第二轉軸
130:隔板
132:隔間
140:第一驅動組件
142:第二驅動組件
Claims (8)
- 一種旋轉鍍膜治具，適於設置在設有多個靶源的一腔體內，且適於供多個工件在該腔體內鍍膜，包括：一基座，具有一第一轉軸，該基座適於沿該第一轉軸可轉動地設置於該腔體內；多個承載台，設置於該基座，該些承載台適於承載該些工件，該些靶源適於位在該些承載台的周圍，以分別對該些承載台所承載的該些工件進行鍍膜程序；多個隔板，設置於該基座且隔開該些承載台；一第一驅動組件及多個第二驅動組件，該些承載台沿多個第二轉軸可轉動地設置於該基座，該第一驅動組件驅動該第一轉軸轉動，該些第二驅動組件分別驅動該些第二轉軸轉動。
- 如請求項1所述的旋轉鍍膜治具，更包括由該些隔板隔出的多個隔間，該些隔間的數量等於該些承載台的數量，該些承載台位於該些隔間內。
- 如請求項1所述的旋轉鍍膜治具，更包括由該些隔板隔出的多個隔間，該些隔間的數量大於該些承載台的數量，該些承載台位於該些隔間的數者內。
- 如請求項3所述的旋轉鍍膜治具，其中該些隔間包括多個主隔間及多個副隔間，該些主隔間與該些副隔間交替地設置，該些承載台位於該些主隔間。
- 如請求項4所述的旋轉鍍膜治具，其中各該主隔間的體積大於各該副隔間的體積。
- 如請求項4所述的旋轉鍍膜治具，其中該些主隔間與該些副隔間以該第一轉軸為中心，環繞地配置於該第一轉軸的周圍，該些主隔間與該些副隔間的每一者為扇形空間，各該副隔間的一弧長對應於各該靶源的一寬度。
- 一種鍍膜裝置，適於供多個工件鍍膜，包括：一腔體；多個靶源，設置於該腔體內；以及一如請求項1至6中任一項所述的旋轉鍍膜治具，設置於該腔體內且位於該些靶源之間。
- 如請求項7所述的鍍膜裝置，其中該些靶源包括至少一第一靶源及至少一第二靶源，各該第一靶源的種類不同於各該第二靶源的種類。
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| CN101988187A (zh) * | 2009-08-07 | 2011-03-23 | 沈阳科友真空技术有限公司 | 一种真空磁控溅射彩镀设备 |
| TW202217029A (zh) * | 2020-09-29 | 2022-05-01 | 日商芝浦機械電子裝置股份有限公司 | 成膜裝置及成膜方法 |
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2022
- 2022-10-13 TW TW111138750A patent/TWI823612B/zh active
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