專利名稱：一種中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新材料及表面技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及化合物薄膜與 多層膜材料的磁控濺射裝置。
背景技術(shù)：
二維伸展的薄膜因具有特殊的成分、結(jié)構(gòu)和尺寸效應(yīng)而使其 獲得三維材料所沒有的性能，同時又很節(jié)約材料，所以非常重要。 例如集成電路、集成光路、磁泡等高密度集成器件，只有利用薄膜 及其具有的性質(zhì)才能設(shè)計、制造。又如大面積廉價太陽電池以及許
多重要的光電子器件，只有以薄膜的形式使用昂貴的半導(dǎo)體材料和 其他貴重材料，才使它們富有生命力。
制備薄膜的方法很多，相應(yīng)的鍍膜設(shè)備類型也很多，例如真 空蒸發(fā)鍍膜工藝、磁控濺射方法等。其中，磁控濺射方法與設(shè)備因 具有沉積速率高、損傷基體較小、鍍制膜層均勻致密、膜層與基體 結(jié)合牢固、靶材易于選擇、鍍膜品種多、可大面積鍍膜和大規(guī)模生 產(chǎn)等優(yōu)點而獲得廣泛的應(yīng)用。但是，現(xiàn)有能精確控制和鍍制大面積 化合物薄膜與多層膜的磁控濺射設(shè)備的投入成本高，使用不夠方 便、靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供 一種適合鍍制多層化合物與金屬層薄膜 的磁控濺射裝置，它的制造成本低，且方便靈活，解決了現(xiàn)有技術(shù) 的上述技術(shù)缺陷。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的 一種中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，包括真空室、抽氣系統(tǒng)、供 氣系統(tǒng)、膜厚測量與控制系統(tǒng)、電氣控制柜，所述的真空室中裝有直流平面磁控濺射靶，所述直流平面磁控濺射靶的兩側(cè)安裝有一對中頻 孿生磁控濺射靶。
本發(fā)明的供氣系統(tǒng)向高真空度的中空室內(nèi)加入少量所需氣體， 例如氬、氧、氮等，氣體分子在強(qiáng)電場的作用下電離而產(chǎn)生輝光放電。 氣體電離后產(chǎn)生的帶正電荷的離子受電場加速而形成為等離子流，它 們撞擊到設(shè)置在陰極的靶材表面上，本發(fā)明設(shè)置有兩種靶，即直流平 面磁控濺射靶和中頻孿生磁控濺射靶。撞擊使靶表面的原子飛濺出 來，以自由原子形式與反應(yīng)氣體分子形成化合物的形式沉積到真空室 中待鍍物件的表面形成薄膜層。如果真空室中的氣體為惰性氣體，則 所述的原子飛濺出來后不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而直接沉積在待鍍物件 表面。
本發(fā)明的中頻孿生磁控濺射靶接有中頻電源，其規(guī)格一般可在
40KHZ、 40KVA左右。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述中頻孿生磁控濺射靶活動可調(diào)地安裝在 真空室內(nèi)。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述真空室內(nèi)在直流平面磁控濺射靶和中頻 孿生磁控濺射靶上方安裝有一可轉(zhuǎn)動及上下移動的工件架。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述抽氣系統(tǒng)由渦流分子泵、羅茨泵、機(jī) 械泵、維持泵組成。 ，
作為本發(fā)明的優(yōu)選，在高閥口安裝有節(jié)流閥，而控氣系統(tǒng)設(shè)有 多路供氣口。上述結(jié)構(gòu)有效地調(diào)節(jié)了氣流的分布，提高了真空室內(nèi)氣 體分布的均勻性。
作為優(yōu)選，所述的供氣路上安裝有氣體質(zhì)量流量控制器。所述 的氣體質(zhì)量流量控制器為高精度氣體質(zhì)量流量控制器。
作為優(yōu)選，所述的工件架與直流平面磁控濺射靶和中頻孿生磁 控濺射靶之間安裝有一開有孔的修正板。
作為優(yōu)選，所述的真空室中設(shè)有加熱裝置。
4作為優(yōu)選，所述的真空室為臥式圓盤狀，其前部、后部和頂部 均開有工作口。
作為優(yōu)選，所述的工件架為上傳動行星輪結(jié)構(gòu)，所述的膜厚測 量與控制系統(tǒng)為石英晶體振蕩儀。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 本發(fā)明具有直流平面磁控濺射靶，所述直流平面磁控濺射 靶的兩側(cè)安裝有一對中頻孿生磁控濺射靶，其非常適合在基材上鍍 上多層的化合物膜和單質(zhì)膜；
2、 本發(fā)明的中頻孿生磁控濺射靶可以調(diào)整角度，使得本發(fā)明
更加靈活地，可以適用于本發(fā)明的多層鍍層的需要；
3、 本發(fā)明由于釆用石英晶體振蕩儀和上傳動行星輪結(jié)構(gòu)能夠 及時檢測鍍層的情況，能夠方便獲得更加精確的鍍層；
4、 本發(fā)明由于在濺射靶和工件架之間設(shè)置了開有孔的修正 板，上述修正板能夠根據(jù)工藝要求進(jìn)行調(diào)整，其各部位開孔面積是 通過一定工藝條件下實測工件表面厚度的分布規(guī)律來確定的，其使
得被鍍物品上的鍍層更加均勻，尤其適合于研究、中試和靈活多變 的小規(guī)模生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明真空室內(nèi)主結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本圖1的側(cè)示圖； 圖3是本發(fā)明機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的 限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施 例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi) 都受到專利法的保護(hù)。
5如圖l, 2, 3所示， 一種2200型圓盤形臥式中頻直流復(fù)合磁控 濺射裝置，包括真空室l、抽氣系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、膜厚測量與控制系 統(tǒng)、電氣控制柜(未示出)，所述的真空室中裝有直流平面磁控濺射 乾2，該乾為銀乾，所述直流平面磁控濺射靶2的兩側(cè)安裝有一對中 頻孿生磁控濺射靶3，該靶為鈦靶。所述中頻孿生磁控濺射靶3可旋 轉(zhuǎn)地安裝在真空室內(nèi)，同時中頻孿生磁控濺射靶3還能上下移動。所 述真空室1內(nèi)在直流平面磁控濺射靶2和中頻孿生磁控濺射靶2上方 安裝有一可活動的工件架4。所述抽氣系統(tǒng)由渦流分子泵5、羅茨泵 6、機(jī)械泵、維持泵組成。在高閥口處安裝有節(jié)流閥10,而控氣系統(tǒng) 設(shè)有多路供氣路ll。所述的供氣路ll上安裝有巿售的高精度氣體質(zhì) 量流量控制器。所述的工件架4與直流平面磁控濺射靶2和中頻孿生 磁控濺射靶3之間安裝有一開有孔的修正板(圖中未示出)。所述的 真空室中設(shè)有加熱盤管13。所述的工件架4為上傳動行星輪結(jié)構(gòu)， 工件架4上安裝有工件41,所述的膜厚測量與控制系統(tǒng)為石英晶體 振蕩儀。
其中，真空室1的室內(nèi)尺寸是直徑x高=2200 mm x400 mm,其室 壁材料釆用SUS304不銹鋼，它是圓盤形，在本實施例中為臥式，并 且前后開門，吊頂開門。
真空室1內(nèi)的直流平面磁控濺射靶2接有直流電源，電源為 40KVA (800V/50A)，直流平面磁控濺射靶2兩旁為一對中頻孿生磁 控濺射靶3。它們的尺寸都為長2100mm、寬150咖、厚10mm。鈦靶 可按工藝要求調(diào)整角度。中頻磁控濺射電源規(guī)格為40KHZ、 40KVA (800V/50A)。所述工件架4為上傳動行星輪結(jié)構(gòu)。工件的最大尺寸 為長1700 mm 、寬1000 mm 、厚8咖。其公轉(zhuǎn)速度為0-10轉(zhuǎn)/分鐘， 其變頻器控制無級可調(diào)。本實施例的加熱裝置為加熱盤管13,它是直接水冷。同時，本實施例的真空室具有三個觀察窗口，窗口上帶手 動遮板。其內(nèi)襯護(hù)板安裝在滑動的導(dǎo)軌上，其能方便地取出清洗。
如圖3所示，本實施例的機(jī)械泵、維持泵均為旋片泵。它帶有2
臺F400/3500渦輪分子泵5， l臺600羅茨泵6， l臺2X-70旋片泵
7，1臺2X-15旋片泵8。
本實施例的真空閥門采用氣動擋板閥。本實施例還采用了波紋管
以實現(xiàn)管道減震。
本實施例配有配四路高精度的氣體質(zhì)量流量控制器，精確控制
各氣體流量及比例。抽氣系統(tǒng)與供氣系統(tǒng)的示意圖如附圖3所示。
本實施例膜厚測量與控制采用石英晶體振蕩儀，其膜厚精確度 達(dá)O.lnm，實時動態(tài)控制。其探頭冷卻水有水流報警，它除監(jiān)控膜 厚外，還能控制沉積速度。為顯著改善鍍膜厚度均勻性，本實施例 在工件架與磁控濺射靶之間安裝修正擋板，其各部位開孔面積基于 實測工件表面厚度的分布規(guī)律來確定的。開空面積和位置是根據(jù)不 同被鍍產(chǎn)品的形狀而決定的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在有限次的實 驗內(nèi)能得到合適開空位置與面積。
權(quán)利要求
1、一種中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，包括真空室、抽氣系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、膜厚測量與控制系統(tǒng)、電氣控制柜，其特征在于所述的真空室中裝有直流平面磁控濺射靶，所述直流平面磁控濺射靶的兩側(cè)安裝有一對中頻孿生磁控濺射靶。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特征 在于所述中頻孿生磁控濺射靶活動可調(diào)地安裝在真空室內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特征 在于所述真空室內(nèi)在直流平面磁控濺射靶和中頻孿生磁控濺射靶上 方安裝有一可活動的工件架。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特征 在于所述抽氣系統(tǒng)包括渦流分子泵、羅茨泵、機(jī)械泵、維持泵。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特征在于在高閥口處安裝節(jié)流閥，而控氣系統(tǒng)設(shè)有多路供氣路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特征 在于所述的供氣路上安裝有氣體質(zhì)量流量控制器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特征 在于所述的工件架與直流平面磁控濺射靶和中頻孿生磁控濺射靶之 間安裝有一開有孔的修正板。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特征 在于所述的真空室中設(shè)有加熱裝置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特征 在于所述的真空室為臥式圓盤狀，其前部、后部和頂部均開有工作 日。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，其特 征在于所述的工件架為上傳動行星輪結(jié)構(gòu)，所述的膜厚測量與控制 系統(tǒng)為石英晶體振蕩儀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中頻直流復(fù)合磁控濺射裝置，包括真空室、抽氣系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、膜厚測量與控制系統(tǒng)、電氣控制柜，所述的真空室中裝有直流平面磁控濺射靶，所述直流平面磁控濺射靶的兩側(cè)安裝有一對中頻孿生磁控濺射靶。本發(fā)明具有直流平面磁控濺射靶，所述直流平面磁控濺射靶的兩側(cè)安裝有一對中頻孿生磁控濺射靶，其非常適合在基材上鍍上多層的化合物膜和單質(zhì)膜。它的制造成本低，且方便靈活。
文檔編號C23C14/35GK101538701SQ200910095439
公開日2009年9月23日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者宋興文, 錢苗根 申請人:湖州金泰科技股份有限公司