多功能磁控濺射鍍膜裝置的製作方法

2023-09-14 07:59:40 6

專利名稱：多功能磁控濺射鍍膜裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁控濺射鍍膜裝置，更具體地說是一種可用於採用真空磁控濺射
的方法在基片上沉積單層膜、多層膜和複合膜，同時可用於對基片進行濺射清洗、加熱和施加偏壓的多功能磁控濺射鍍膜裝置。
背景技術：
在真空條件下，利用氣相沉積技術在基片表面鍍制薄膜是獲得優良力學性能、特殊物理/化學性能薄膜材料的重要途徑，是當今材料科學、物理科學等領域的研究熱點。氣相沉積技術的核心問題在於利用所選定的沉積方法(如磁控濺射、脈衝雷射沉積等)，在待鍍的基片表面獲得所需性能的薄膜材料。 磁控濺射過程需要通過磁控濺射設備來實現，隨著科研和實際膜層生產工藝的不斷發展，對磁控濺射鍍膜裝置功能多樣化的要求更加苛刻。在新膜層的開發研究中，需要在同臺設備中具有製備單層膜、多層膜和複合膜的功能。但是，目前市場上的小型磁控濺射裝置均難以同時滿足上述要求。

發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種多功能磁控濺射鍍膜裝置，為滿足膜層開發研究的需求，在結構緊湊的小型設備中同時具備可以沉積單層膜、多層膜和複合膜的功能。 本發明解決技術問題採用如下技術方案
本發明多功能磁控濺射鍍膜裝置的結構特點是 基片架固聯在真空室頂蓋上，並懸置於真空室內，所述基片架設置為可旋轉和升降的結構形式，基片載體設置在位於基片架底部的圓盤的底面上，在與所述基片載體相對應的位置上，位於圓盤的上方，設置有加熱裝置； 在所述真空室本體中，與所述基片載體相對的位置上、處在真空室本體底板的同一圓周位置上，均勻設置各磁控濺射靶；所述各磁控濺射靶的靶頭在朝向真空室主軸方向上的夾角為0 45°可調；在所述靶頭上設置可翻轉的濺射擋板。
本發明多功能磁控濺射鍍膜裝置的結構特點也在於 所述真空室頂蓋與真空室本體為可分離的分體結構，相互之間以卡鉗緊固連接。
在所述真空室的側部，設置擴展接口 。 設置真空室為前開門形式，其前開門與真空腔本體之間採用鉸鏈連接和卡鉗鎖緊，觀察窗位於前開門的中心。 與已有技術相比，本發明有益效果體現在 1、本發明利用濺射靶頭的方向可調整，能分別實現垂直和共焦濺射，以滿足製備單層膜、多層膜和複合膜的要求。 2、本發明在靶頭上設置可翻轉的濺射擋板。可保證在預濺射時基片不被汙染，在正常濺射沉積過程中對其他濺射靶材進行保護，避免靶材被汙染。 3、本發明中的基片架可升降的結構形式，滿足了靶基距的調整。 4、本發明中的真空腔頂蓋與真空室本體為可分離的分體結構，可以使其整體搬離
真空室，便於對真空室內部件進行維護和調整。 5、本發明中擴展接口可用於裝配取送樣裝置或其他部件，擴展其使用範圍。
6、本發明實用性強、功能多樣化，尤其適於高校、科研院所利用磁控濺射方法進行薄膜工藝、成分試驗研究的需要。


圖1為本發明結構示意圖。
圖2為本發明基片架結構示意圖。
圖3為本發明濺射靶結構示意圖。 圖中標號l真空室、la真空室本體、lb卡鉗、2真空室頂蓋、3基片架、4擴展接口、5磁控濺射靶、6前開門、7大磁流體、8陶瓷連接塊、9升降鎖緊機構、10圓盤、11基片載體、12加熱裝置、13旋轉濺射靶頭、14波紋管、15擺頭鎖緊機構、16小磁流體、17鋼絲軟軸、18濺射擋板。 以下通過具體實施方式
，並結合附圖對本發明作進一步說明。
具體實施例方式
參見圖1、圖2，本實施例中，基片架3固聯在真空室頂蓋2上，並懸置於真空室內，基片架3設置為可旋轉和升降的結構形式，基片載體11設置在位於基片架3底部的圓盤10的底面上，在與基片載體11相對應的位置上，位於圓盤10的上部，設置有加熱裝置12 ;
圖1 、圖3所示，本實施例中，在真空室本體la中，與基片載體11相對的位置上、處在真空室本體底板的同一圓周位置上，均勻設置各磁控濺射靶5 ;為了滿足垂直濺射和共焦濺射的要求，設置各磁控濺射靶5的靶頭在朝向真空室主軸方向上的夾角為0 45°可調；並且在靶頭上設置可翻轉的濺射擋板18。 圖3所示的濺射角度可調的磁控濺射靶5是由旋轉濺射靶頭13、波紋管14、擺頭鎖緊機構15、小磁流體16、鋼絲軟軸17和濺射擋板裝置18組成。當處於圖3所示狀態時，可實現垂直濺射；另一狀態是利用波紋管的易彎曲性調整旋轉濺射靶頭13與真空室主軸的夾角，當各旋轉濺射靶頭13處於共焦狀態時，利用擺頭鎖緊機構15鎖緊旋轉濺射靶頭13，此時可實現共焦濺射。 具體實施中，相應的結構設置也包括 圖1所示，真空室頂蓋2與真空室本體la為可分離的分體結構，相互之間以卡鉗lb緊固連接。 在真空室1的側部，設置擴展接口 4，利用擴展接口 4可以提高設備的功能多樣性和對過程的實時監測與控制。 設置真空室1為前開門形式，其前開門6與真空腔本體la之間採用鉸鏈連接和卡鉗鎖緊，觀察窗位於前開門扇的中心。 本發明裝置是將濺射擋板18和基片架3作為電極，在基片架3上施加偏壓，利用
4等離子體輝光放電現象，可以實現對基片的等離子體的清洗。金屬、陶瓷、塑料、橡膠和玻璃等表面常常會有油脂油汙等有機物及氧化層，利用等離子體清洗可有效對表面進行處理，獲得完全潔淨和無氧化層的表面。在實際鍍膜過程中，若利用等離子體對基片進行清洗，可極大的提高膜基附著力，改善膜層性能。 在預濺射階段，應使濺射擋板18處於關閉狀態，使其阻擋在旋轉濺射靶頭13的前端，可以有效避免對基片的汙染；在正常濺射過程中，打開所對應的工作靶的濺射擋板，其他位置上的濺射擋板仍保持關閉，可保證對非工作位上的濺射靶靶材的保護，使其不被汙染。 在基片架3上，通過大磁流體7將真空室外的旋轉運動傳遞到真空室內部，利用升降鎖緊機構9的鎖緊螺釘對內軸的鎖緊功能來實現對圓盤10和基片載體11的上下位移量的調整和固定，從而實現基片架旋轉、升降的功能。利用電氣絕緣與電極接入中的陶瓷連接塊8來實現電極與大磁流體7的絕緣，偏壓的引入是通過升降鎖緊機構9、圓盤10和基片載體11傳遞到基片上。加熱裝置12與真空室是相對固定的，採用獨立滷素燈加熱的方式，滷素燈位於基片載體11的上方、與濺射靶5位置對應。 此外，可以在擴展接口 4中配備機械手或手套箱，以實現取送樣的功能，也可以擴展接口 4上加裝監測系統，實現對薄膜沉積過程中各種參數的監測和控制。
權利要求
多功能磁控濺射鍍膜裝置，其特徵是基片架(3)固聯在真空室頂蓋(2)上，並懸置於真空室(1)內，所述基片架(3)設置為可旋轉和升降的結構形式，基片載體(11)設置在位於基片架(3)底部的圓盤(10)的底面上，在與所述基片載體(11)相對應的位置上，位於圓盤(10)的上方，設置有加熱裝置(12)；在所述真空室本體(1a)中，與所述基片載體(11)相對的位置上、處在真空室本體底板的同一圓周位置上，均勻設置各磁控濺射靶(5)；所述各磁控濺射靶(5)的靶頭在朝向真空室主軸方向上的夾角為0～45°可調；在所述靶頭上設置可翻轉的濺射擋板(18)。
2. 根據權利要求l所述的多功能磁控濺射鍍膜裝置，其特徵是所述真空室頂蓋(2)與 真空室本體(la)為可分離的分體結構，相互之間以卡鉗(lb)緊固連接。
3. 根據權利要求l所述的多功能磁控濺射鍍膜裝置，其特徵是在所述真空室(1)的側 部，設置擴展接口 (4)。
4. 根據權利要求l所述的多功能磁控濺射鍍膜裝置，其特徵是設置真空室(1)為前開 門形式，其前開門(6)與真空腔本體(la)之間採用鉸鏈連接和卡鉗鎖緊，觀察窗位於前開 門(6)的中心。
全文摘要
本發明公開了一種多功能磁控濺射鍍膜裝置，其特徵是基片架固聯在真空室頂蓋上，並懸置於真空室內，基片架設置為可旋轉和升降的結構形式，基片載體設置在位於基片架底部的圓盤的底面上，在與基片載體相對應的位置上，位於圓盤的上方，設置有加熱裝置；在真空室本體中，與基片載體相對的位置上、處在真空室本體底板的同一圓周位置上，均勻設置各磁控濺射靶；各磁控濺射靶的靶頭在朝向真空室主軸方向上的夾角為0～45°可調；在靶頭上設置可翻轉的濺射擋板。本發明結構緊湊、小型化設置，同時具備可以沉積單層膜、多層膜和複合膜的多功能。
文檔編號C23C14/35GK101709455SQ20091018599
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者楊林生, 王君 申請人:王君