用于处理物体的设备，尤其用于处理由聚合体制成的物体
的表面的设备
技术领域
[0001] 本
发明涉及物体处理领域，并且更具体地涉及对由
聚合物制成的物体的表面的处理。
背景技术
[0002] 已经从
现有技术，特别地是从FR-A-2899242，已知一种用于处理物体的设备，该设备包括用于处理物体的
离子轰击装置。
[0003] 离子轰击装置特别地允许离子合并到物体中以处理所述物体的表面，特别是影响该表面的机械性质(硬度、摩擦性等)。
[0004] 诸如FR-A-2899242中所述的离子轰击装置等离子轰击装置常规地包括用作离子发生器的装置和用作离子施加器的装置。
[0005] 离子施加器常规地包括例如从用于使离子束成形的静电透镜、隔膜、遮蔽器、
准直器、离子束分析器和离子束
控制器中选择的装置。
[0006] 离子发生器常规地包括例如从电离室、
电子回旋
加速器共振离子源、离子加速器和离子分离器选择的装置。
[0007] 常规地在
真空条件下执行离子轰击。因此，FR-A-2899242提出了将离子轰击装置(离子发生器和离子施加器)以及要被处理的物体都容纳在真空室中。用于产生真空的装置连接到该室。用于产生真空的这些装置必须允许在该室中获得相对较高的真空，例如大-2 -6约10 毫巴至10 毫巴。
[0008] 大量物体的处理涉及执行装载/卸载室的许多操作。然而，每一个装载/卸载操作涉及将室通到大气。因此需要每次在将室通到大气之后在室和离子施加装置中重新产生适当的真空条件。
发明内容
[0009] 本发明的目的特别地是优化在装载/卸载该室的每个操作之后在该室和离子施加装置中恢复适当的真空条件所需的
能量和所花费的时间。
[0010] 为此，本发明的一个目的是一种用于处理物体的设备，包括：
[0011] 真空室，物体放置在所述真空室中；
[0012] 用于将真空室置于真空中的装置；和
[0013] 用于处理物体的离子轰击装置，所述离子轰击装置包括离子发生器和用于发射离子束的至少一个离子施加器，
[0014] 其特征在于，所述设备还包括：
[0016] 用于选择性地使真空室与第一气锁连通的装置；和
[0017] 用于将第一气锁置于真空中的装置，
[0018] 离子轰击装置布置在真空室的外面，并且离子施加器容纳在第一气锁中。
[0019] 真空室与第一气锁之间的选择性连通装置使得可以选择性地将真空室和第一气锁连通或隔离真空室与第一气锁。
[0020] 在真空室的装载/卸载操作期间，气锁可以与该室隔离到所述气锁能够保持在真空中而室返回到大气的程度。
[0021] 在新离子轰击操作期间，在使室重新与气锁连通之前，将在所述室中充分地重新产生适当的真空条件，所述气锁已经保持有接近室中所期望的真空
水平的真空水平。
[0022] 因此，在真空室的装载/卸载操作期间，施加器和能够使压
力与施加器连通的发生器的任何构件的直接环境被保持在非常接近用于处理物体的室中所期望的真空水平的真空水平。这允许对在室的装载/卸载的每一操作之后使该室和离子施加装置返回到适当的真空条件所需的时间和能量进行优化。
[0023] 此外，由于离子轰击装置布置在真空室的外面，因此室中可获得的容积可以基本上专用于容纳要被处理的物体。
[0024] 根据本发明的设置的各种
实施例的其它任选特征：
[0025] 离子施加器包括从用于对离子束成形的静电透镜、隔膜、遮蔽器、
准直器、离子束分析器和离子束控制器中选择的装置；
[0026] 离子发生器包括从电离室、电子回旋加速器共振离子源、离子加速器和离子分离器中选择的装置；
[0027] 用于将室置于真空中的装置包括主
泵送组件，所述主泵送组件包括与罗茨鼓
风机(Roots blower)
串联的
旋转机械泵；
[0028] 用于将室置于真空中的装置包括辅泵送组件，所述辅泵送组件包括从扩散泵或
涡轮分子泵中选择的至少一个泵；
[0029] 离子轰击装置包括多个离子施加器。离子轰击装置还可以包括用于调节每一个施加器的
位置的装置、用于调节由每一个施加器发射的离子束的
角度的装置、以及用于控制这些用于调节位置的装置和这些用于调节角度的装置的装置。
[0030] 所述设备包括：
[0031] 第二气锁；
[0032] 用于选择性地使真空室与第二气锁连通的装置；
[0033] 用于将第二气锁置于真空中的装置；和
[0034] 真空溅射或真空
蒸发PVD淀积装置，所述真空溅射或真空蒸发PVD淀积装置包括：
[0035] 容纳在第二气锁中的装置，特别地包括溅射靶或一材料，所述材料通过用于加热该材料的装置被蒸发；和
[0036] 用于将气体注入到真空室中的装置，所述气体特别是用于产生
等离子体的气体，诸如氩气，和/或反应气体，例如
氧气或氮气。
[0037] 所述设备包括：
[0038] 至少一个
电极，所述至少一个电极用于产生不同于要被处理的物体的电势的电势；和
[0039] 用于将用于产生等离子体的气体注入到真空室中的装置。
[0040] 所述用于将所述室置于真空中的装置和用于将每一个气锁置于真空中的装置包括公共泵送装置。
[0041] 所述设备包括行星
支架，所述行星支架装配在真空室中以能够相对于该室绕着虚拟轴线旋转，该行星支架优选地支承用于
支撑物体的多个卫星支撑件，每一个卫星支撑件被装配以能够相对于行星支架绕着虚拟轴线旋转。
[0042] 称作离子轰击室的真空室容纳在称作容器的另一个真空室中，用于将离子轰击室置于真空中的装置包括经由容器室连接到该离子轰击室的、用于间接地产生真空的装置，优选地包括用于在离子轰击室中直接产生真空的装置。
[0043] 所述设备包括：
[0044] 容纳在容器室中的至少一个PVD淀积室；
[0045] 可移动支撑件，所述可移动支撑件用于支承要被处理的物体，其中可移动支撑件可以在用于将物体容纳在离子轰击室中的位置与用于将物体容纳在PVD淀积室中的位置之间移动；
[0046] 用于将PVD淀积室置于真空中的装置；
[0047] 第二气锁；
[0048] 用于选择性地使PVD淀积室和第二气锁连通的装置；
[0049] 用于将第二气锁置于真空中的装置；和
[0050] 真空溅射或真空蒸发PVD淀积装置，所述真空溅射或真空蒸发PVD淀积装置包括：
[0051] 容纳在第二气锁中的装置，所述装置特别地包括溅射靶或一材料，所述材料通过用于加热该材料的装置被蒸发；和
[0052] 用于将气体注入到真空室中的装置，所述气体特别是用于产生等离子体的气体，诸如氩气，和/或反应气体，例如氧气或氮气。
[0053] 所述设备包括：
[0054] 容纳在容器室中的至少一个PECVD淀积室，所述可移动支撑件还能够移动到用于将物体容纳在PECVD淀积室中的位置；
[0055] 用于将所述PECVD淀积室置于真空中的装置；和
[0056] 等离子体增强PECVD淀积装置，所述等离子体增强PECVD淀积装置包括：
[0057] 用于产生不同于要被处理的物体的电势的电势的至少一个电极；和[0058] 用于将用于产生等离子体的气体注入到所述真空室中的装置。
[0059] 所述设备包括：
[0060] 用于装载/卸载物体的至少一个装载/卸载室，所述装载/卸载室容纳在容器室中，可移动支撑件还能够移动到装载/卸载室中的接收/存在位置；和
[0061] 用于将装载/卸载室置于真空中的装置。
[0062] 所述设备包括支撑件，所述支撑件被装配成绕着至少一个轴线，优选地绕着两个大致垂直的轴线振荡，并且支承离子发生器的至少一部分和离子施加器以允许形成绕着至少一个轴线，优选地绕着两个大致垂直轴线振荡的射束。
[0063] 在本发明中，用于产生等离子体的气体可以例如是氦气、氖气、氪气、氩气、氙气、二氧或二氮，或者是单独的气体，或者是所述气体的混合物。
[0064] 此外，本发明的另一个主题是根据本发明的设备的用于处理由聚合物制成的物体的用途。
[0065] 根据本发明可以处理各种类型的物体。具体地，所述物体可以具有审美功能和形式，例如，用于车辆的指示灯或前照灯的罩板或饰件。所述物体还可以具有机械功能，例如形成板或壳体，特别是形成用于车辆的指示灯或前照灯的板或壳体，且所述板或壳体用于支承光学、机械或电气元件。所述物体可以具有光学功能和形式，诸如参与光束成形的
反射器或屏蔽件，特别是用于车辆的指示灯或前照灯。所述物体可以具有化学功能和形式，诸如检测器，特别是用于车辆的指示灯或前照灯。所述物体可以具有电气功能和形式，诸如电绝缘体，特别是用于车辆的指示灯或前照灯。所述物体可以具有热功能和形式，诸如
散热器，特别是用于车辆的指示灯或前照灯。
附图说明
[0066] 本发明将在获悉仅由示例的方式给出并结合附图的以下说明中更好地理解，其中：
[0067] 图1-3是根据本发明的第一实施例的用于处理物体的设备的示意性视图，其中该设备分别以三个不同的操作结构被显示；
[0068] 图4是根据本发明的第二实施例的用于处理物体的设备的示意性视图；
[0069] 图5是根据本发明的第三实施例的用于处理物体的设备的示意性视图；以及[0070] 图6是根据本发明的第四实施例的用于处理物体的设备的示意性视图。
具体实施方式
[0071] 图1-3显示了根据本发明的第一实施例的用于处理物体的设备。该设备由附图标记10表示。
[0072] 设备10更具体地用于处理由聚合物制成的用于
机动车辆(更具体地用于该车辆的指示灯或前照灯)的物体的表面，。
[0073] 可以处理各种类型的物体。尤其，所述物体可以具有审美功能和形式，例如，用于车辆指示灯或前照灯的罩板或饰件。所述物体还可以形成用于车辆的指示灯或前照灯的板或壳体，且所述板或壳体用于支承光学、机械或电气元件。所述物体可以具有光学功能和形成，例如，用于参与光束成形的反光镜或屏蔽件。
[0074] 设备10用于处理物体的表面，特别是将薄层淀积在物体的表面上，并且对物体的表面的机械性能施加影响。
[0075] 设备10包括真空室12，用于将至少一个物体放置在真空室12中。该室12包括主体14和用于允许
访问室12的内部的盖16。
[0076] 在本发明的第一实施例中，行星支架18被装配以能够相对于该室绕着虚拟轴线XP在室12中旋转。此外，行星支架18支承多个卫星支撑件20，例如总共六个卫星支撑件，且所述卫星支撑件20中的每一个都用于支承要被处理的至少一个物体22。每一个卫星支撑件20被装配以能够相对于行星支架18绕着虚拟轴线XF旋转。
[0077] 室12能够被使用装置24置于真空中，所述装置24包括允许获得大约10-2毫巴的-2 -6真空的主泵送组件26和优选地包括允许获得在大约10 毫巴与10 毫巴的真空的辅泵送组件28。
[0078] 在所示的实例中，主泵送组件26包括与
罗茨鼓风机32串联连接的机械旋转泵30。-1
机械旋转泵30允许获得大约10 毫巴的真空。该真空水平而后允许罗茨鼓风机32启动。
-2
罗茨鼓风机32允许获得大约10 毫巴的真空。
[0079] 此外，在图1-3所示的实例中，辅泵送组件28包括允许获得大约10-2毫巴与10-6毫巴之间的真空的泵，例如，扩散泵34。
[0080] 设备10还包括第一气锁36和第二气锁38。第一
门40和第二门42形成用于选择性地使真空室12分别与第一气锁36和第二气锁38连通的装置。每一个气锁36、38连接到真空产生装置。
[0081] 优选地，如图1-3所示，用于使室12置于真空中的装置和用于将每一个气锁36、38置于真空中的装置包括公共泵送装置，即，上述主泵送组件26和辅泵送组件28。因此，图1-3显示了允许室12和气锁36基于期望的处理条件选择性地连接到主泵送组件26和辅泵送组件28的管C和
阀V。
[0082] 设备10包括用于处理容纳在室12中的物体22的离子轰击装置44。这些装置44包括离子发生器46和用于发射离子束的离子施加器48。
[0083] 离子轰击装置44布置在室12的外面。更具体地，要注意的是离子施加器48容纳在第一气锁36中。
[0084] 常规地，离子施加器48包括从用于使离子束成形的静电透镜、隔膜、用于隔离离子束的遮蔽器(特别地，
法拉第笼)、准直器、离子束分析器和离子束控制器中选择的装置。
[0085] 通常，离子施加器48被建立成使得可以在所发射的离子束不需要被聚集的情况下(即，使用大景深)处理物体22的表面。
[0086] 作为
变形例，离子轰击装置44可以包括多个离子施加器48、用于调节每一个施加器48的位置的装置、用于调节由每一个施加器48发射的离子束的角度的装置和用于控制这些用于调节位置的装置和这些用于调节角度的装置的装置。
[0087] 用于调节位置的装置和用于调节角度的装置允许各种形式的物体的表面被快速且有效地处理，特别是斜的表面。
[0088] 用于控制用于调节位置和角度的装置的装置例如包括称作PLC(可编程逻辑控制器)的
软件装置。
[0089] 此外，以常规的方式，离子发生器46包括从电离室、电子回旋加速器共振离子源50、离子加速器52和离子分离器中选择的装置。
[0090] 要注意的是，在能够形成离子发生器46和离子施加器48的上述装置中，所有都不是必需的，这依赖于所使用的离子。因此，例如，对于通常既不使用离子分离器也不使用离子束分析器而从氦气获得的离子来说，将不使用离子束控制器。
[0091] 设备10还包括物理气相淀积(PVD)装置54。
[0092] 优选地，PVD淀积装置54是常规的真空溅射淀积装置或真空蒸发装置。这些淀积装置54特别地包括容纳在第二气锁38中的装置56和用于将气体注入到真空室中的常规装置58。
[0093] PVD淀积例如允许在物体22的表面上产生非常薄的金属层，且该薄金属层的厚度特别地在50nm与100nm之间。
[0094] 在通过真空溅射进行PVD淀积的情况下，容纳在第二气锁38中的装置包括常规的溅射靶。所述装置58能够注入用于产生等离子体的气体，诸如氩气，和/或反应气体，诸如氧气或氮气。
[0095] 物体22的支撑件，更具体地是卫星支撑件20，形成
阳极，所述阳极允许在这些阳极与用作
阴极的靶56之间产生放电以产生等离子体。
[0096] 在通过真空蒸发进行PVD淀积的情况下，容纳在第二气锁38中的装置56包括要被蒸发的材料和用于加热该材料的装置。装置58能够注入诸如氧气或氮气等反应气体。
[0097] 最后，设备12包括化学
蒸汽淀积(CVD)装置60。
[0098] 优选地，CVD淀积装置60是常规的等离子体增强装置。等离子体增强CVD淀积通常由其首字母缩写PECVD表示。
[0099] 这些PECVD淀积装置60包括用于产生不同于要被处理的物体22的电势的电势的至少一个电极62，例如图1-3所示的两个电极62。PECVD淀积装置60还包括用于将气体注入到真空室中的常规装置64，且气体用于产生等离子体。
[0100] PECVD淀积允许例如在物体22的表面上产生非常薄的保护层，且该层的厚度特别地例如在20nm与100nm之间，例如由几乎或完全无机的聚
硅氧烷材料制成。该保护层可以特别地
覆盖由PVD淀积产生的金属层。
[0101] 物体22的支撑件，尤其是卫星支撑件20，形成产生不同于电极62的电势的电势的电极。具有不同的(通常是相反的)电势的电极允许产生放电并形成等离子体。常规地，放电是DC放电，或者是通过高频(例如，无线电或
微波频率)装置形成的放电。
[0102] 根据本发明的设备10使得可以通过各种处理(即，离子轰击、PVD淀积和PECVD淀积)以任何顺序处理物体22，或甚至同时处理物体22而不需要卸载容纳在真空室12中的物体22。
[0103] 另外，布置在室12外面的离子轰击装置44不占据该室12内部的空间，从而确保在该室12中可获得相对较大的容积来容纳物体22。
[0104] 示例1用于处理物体22的工序
[0105] 1.物体22被装载到真空室12中。
[0106] 2.使用主泵送组件26和辅泵送组件28获得室12和气锁36、38中所需的真空水平。
[0107] 3.打开门40，从而使第一气锁36与室12连通。
[0108] 4.用离子轰击物体22(参见图2)。
[0109] 5.打开门42，从而使第二气锁38与真空室12连通。
[0110] 6.同时，执行离子轰击和PVD淀积(参见图3)。
[0111] 7.闭合门40以使第一气锁36与真空室12隔离。
[0112] 8.通过注入反应气体(反应的PVD)执行PVD淀积。因此，如本身所公知的，在PVD淀积期间，注入反应气体，所述气体与金属蒸汽或金属氧化物蒸汽反应(例如，反应氮气起反应以形成氮化物或者反应氧气起反应以形成氧化物)。
[0113] 9.处理后的物体22被卸载。
[0114] 通常，每一个离子轰击、PVD淀积、或PECVD淀积步骤在专用于该步骤的真空条件下执行。因此，根据情况，在上述一些步骤之间，通过主泵送组件26和辅泵送组件28调节室12中的真空水平。
[0115] 同样，金属淀积步骤(PVD)通常产生污染。因此，如果需要，可以在两个处理步骤之间执行室12的
去污染
净化。
[0116] 要注意的是，当不期望离子轰击时，用于隔离第一气锁36与真空室12的门40闭合，从而允许保持第一气锁36中的真空水平直到随后的离子轰击步骤为止。
[0117] 还要注意的是，本发明允许执行各种离子轰击步骤、PVD淀积步骤和PECVD淀积步骤，同时，避免在所述处理步骤之间物体22与大气的任何
接触，因此避免在处理步骤之间将物体22暴露给大气中的灰尘的任何风险。
[0118] 其它示例将如下给出用于处理物体22的工序-仅提到必需步骤。
[0119] 示例2用于处理物体22的工序
[0120] 1.物体22被装载到真空室12中。
[0122] 3.通过PECVD在物体22上产生底层。
[0123] 4.用离子轰击物体22。
[0124] 5.在物体22上执行PVD淀积。
[0125] 6.通过PECVD在物体22上产生
覆盖层。
[0126] 示例3用于处理物体22的工序
[0127] 1.物体22被装载到真空室12中。
[0128] 2.用离子轰击物体22。
[0129] 3.在物体22上执行PVD淀积。
[0130] 4.通过PECVD在物体22上产生覆盖层。
[0131] 示例4用于处理物体22的工序
[0132] 1.物体22被装载到真空室12中。
[0133] 2.用离子轰击物体22。
[0134] 3.在物体22上执行PVD淀积。
[0135] 4.通过PECVD在物体22上产生覆盖层。
[0136] 5.用离子轰击物体22。
[0137] 示例5用于处理物体22的工序
[0138] 1.物体22被装载到真空室12中。
[0139] 2.用离子轰击物体22。
[0140] 3.在物体22上执行PVD淀积。
[0141] 4.用离子轰击物体22。
[0142] 5.通过PECVD在物体22上产生覆盖层。
[0143] 图4-6分别显示了根据本发明的第二至第四实施例的设备10。在图4-6中，与前面的附图中的元件类似的元件由相同的附图标记表示。
[0144] 在设备10的第二实施例中(参见图4)，物体22由行星支架18直接支承。此外，辅泵送组件28包括
涡轮分子泵66，例如与扩散泵34并行连接的涡轮分子泵66。这两个泵-2 -634、66的组合允许更加容易地获得在大约10 毫巴与10 毫巴之间的真空水平。
[0145] 在设备10的第三实施例中(参见图5)，真空室12仅专门用于离子轰击，且PVD淀积和PECVD淀积将由如下所述的其它装置来执行。
[0146] 在下文中，真空室12将被称作离子轰击室12。第一门40形成用于选择性地使离子轰击室与里面容纳有离子施加器48的第一气锁36连通的装置。
[0147] 离子轰击室12容纳在被称作容器室的另一个真空室68中。
[0148] 用于将室12置于真空中的装置24包括例如类似于本发明的第二实施例的主泵送组件和辅泵送组件的主泵送组件26和辅泵送组件28。这些主泵送组件26和辅泵送组件28形成用于间接地将离子轰击室12置于真空中的装置，这是因为主泵送组件26和辅泵送组件28用于通过容器室68连接到该离子轰击室12。可选地，可以设置用于将离子轰击室
12直接置于真空中的装置。
[0149] 根据本发明的第三实施例的设备10包括容纳在容器室68中的其它真空室。
[0150] 在图5中所示的实例中，离子轰击室12和其它真空室在容器室68中被布置成圆形。
[0151] 参照图5，在顺
时针方向上，其它真空室是：
[0152] 第一PECVD淀积室70；
[0153] PVD淀积室72；
[0154] 第二PECVD淀积室70；和
[0155] 用于装载/卸载物体的室74。
[0156] 根据本发明的第三实施例的设备10还包括可移动支撑件76，所述可移动支撑件76用于支承物体22，并且能够例如相对于容器室68在用于将物体22容纳在各种室12、70、
72和74中的各种位置之间绕着虚拟轴线X移动。
[0157] 作为变形例，各种室12、70、72和74可以被对准，且在这种情况下可移动支撑件76能够平移移动。
[0158] PECVD淀积室70、PVD淀积室72和装载/卸载室74每一个都连接到用于使这些室置于真空中的装置，所述装置包括例如在这些室中间接产生真空的主泵送组件26和辅泵送组件28。
[0159] 与前述实施例不同，第二气锁38用于与PVD淀积室72连通。因此，门42允许选择性地使PVD淀积室72与第二气锁38连通。
[0160] 使用包括例如用于在第二气锁38中间接产生真空的主泵送组件26和辅泵送组件28的装置产生第二气锁38中的真空。
[0161] 如果需要，可以使用独立的装置产生第二气锁38中的真空。
[0162] PVD淀积室72包括常规的真空溅射PVD淀积装置，所述真空溅射PVD淀积装置包括容纳在第二气锁38中的溅射靶56。PVD淀积装置还包括用于将气体注入到室72中的装置58，且该气体是用于产生等离子体的气体，例如氩气。
[0163] 每一个PECVD淀积室70包括等离子体增强PECVD淀积装置，所述等离子体增强PECVD淀积装置包括至少一个电极(诸如两个电极62)和用于将产生等离子体的气体注入到室70中的装置64。
[0164] 根据本发明的第三实施例的设备10允许例如以以下方式处理物体22。
[0165] 首先，可移动支撑件76位于允许接收物体22的位置中。接下来，物体22被装载到支撑件76上。接下来，支撑件76根据可以变化的工序从一个室移动到另一个室。最后，支撑件76处于允许处理的物体22存在于室74中的位置以允许卸载这些物体。
[0166] 在第四实施例中(参见图6)，设备10包括支撑件78，所述支撑件78被装配成使用常规的装置绕着至少一个轴线(优选地绕着两个大致垂直的轴线X、Y)振荡，如图6中所示。
[0167] 支撑件78支承离子施加器48，所述离子施加器48例如包括用于使离子束成形的静电透镜和遮蔽器。
[0168] 支撑件78还支承离子发生器46的至少一部分，例如离子源50(或电离室)和加速器52。
[0169] 在这种情况下，气锁36包括施加器48并可选地包括支撑件78和由该支撑件78支承的发生器46的元件。
[0170] 支撑件78绕着轴线X、Y的振荡允许形成绕着两个大致垂直的轴线振荡的射束，即，离子束形成振荡锥体。该振荡锥体允许处理容纳在室12中的物体22的相对较大的面积。
