專利名稱：復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁控濺射鍍膜設(shè)備。
背景技術(shù)：
在材料表面上鍍上一層薄膜，可使該種材料具有許多新的物理和化學(xué)性能。真空鍍膜法是一種嶄新的鍍膜工藝，由于薄膜制備工藝是在真空條件下進(jìn)行的，故稱真空鍍膜法。真空下制備薄膜，環(huán)境清潔，膜不易受污染，可獲得致密性好、純度高、厚度均勻的薄膜層，并具有膜與基體附著強(qiáng)度好、膜層牢固的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，幾乎任何材料都可以通過(guò)真空鍍膜工藝涂覆到其他基體材料 表面上，這就為真空鍍膜技術(shù)在各種工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用開(kāi)辟了更廣闊的前景。磁控濺射鍍膜是電子在正交電磁場(chǎng)的共同作用下加速飛向靶材的過(guò)程中與IS原子發(fā)生碰撞，電尚出大量的IS尚子和電子，IS尚子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊祀材，派射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子或分子或者是靶材離子沉積在基體上成膜。磁控濺射就是在普通的陰極濺射基礎(chǔ)上外加在相互正交的磁場(chǎng)和電場(chǎng)中，利用磁場(chǎng)的約束來(lái)改變電子在氣體放電中的運(yùn)動(dòng)方向，并束縛和延長(zhǎng)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，極大提高電子對(duì)工作氣體分子或原子的碰撞電尚幾率及更充分的利用電子的能量，從而使氣體正尚子對(duì)靶材的轟擊所引起的靶原子的濺射更有效。同時(shí)，受到正交電磁場(chǎng)束縛的電子只有在其能量耗盡時(shí)才能脫離靶表面附近。這樣沉積到基體上的電子傳給基體的能量很小，使基體的溫升較慢并保持在較低的程度上。磁控濺射是在濺射過(guò)程中利用產(chǎn)生的二次電子在磁場(chǎng)洛倫磁力的作用下加速飛向靶材的過(guò)程中，被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高，在二次電子在磁場(chǎng)的作用下圍繞靶面作螺旋運(yùn)動(dòng)，該電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長(zhǎng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材，經(jīng)過(guò)多次碰撞后電子的能量逐漸降低，擺脫磁力線的束縛和延長(zhǎng)電子的運(yùn)動(dòng)路徑，改變電子的運(yùn)動(dòng)方向，提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量，濺射是熱蒸發(fā)和彈性碰撞的綜合過(guò)程。由于氣體正離子轟擊陰極靶，使得靶材表面受轟擊的部位產(chǎn)生局部高溫區(qū)，該區(qū)靶材表面達(dá)到蒸發(fā)溫度而產(chǎn)生蒸發(fā)，濺射速率則是靶材升華熱和轟擊離子能量?jī)烧叩暮瘮?shù)，逸出的靶材原子將呈現(xiàn)正弦分布。當(dāng)氣體正離子轟擊陰極靶時(shí)，直接將其能量傳給靶表面上某個(gè)原子或分子，使該原子或分子脫離附近其它原子或分子的束縛而離開(kāi)靶材的表面彈射出來(lái)。如果轟擊離子的能量不足，只發(fā)生振動(dòng)而不產(chǎn)生濺射。如果轟擊離子能量很高時(shí)，轟擊離子能量過(guò)高而發(fā)生離子注入現(xiàn)象。對(duì)于一般的濺射裝置，濺射鍍膜的形成是利用真空輝光放電，加速正離子使其轟擊靶材表面而引起的濺射現(xiàn)象，使靶材表面放出的粒子沉積到基體上而形成薄膜的。當(dāng)離子轟擊固體表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多效應(yīng)，除了靶材的中性粒子，即原子和分子，最終沉積成膜之夕卜，其它效應(yīng)對(duì)薄膜的生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。目前幾乎所有的各類立式磁控濺射鍍膜設(shè)備，無(wú)論是單腔體鍍膜機(jī)，還是大型串列式的自動(dòng)生產(chǎn)線，都是采取各個(gè)獨(dú)立的腔體整體焊接而成。腔體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，腔體內(nèi)部組成各種功能的零件、部件及組件的設(shè)計(jì)、布置和安裝經(jīng)常存在多種不便和矛盾。其中最為關(guān)鍵的濺射靶材陰極的結(jié)構(gòu)形式，重量，冷卻水路的結(jié)構(gòu)和布置形式，靶材陰極與腔體外部的電氣連接方式以及冷卻水的接口布置，靶材陰極與腔體的結(jié)構(gòu)布置，使得靶材陰極在腔體內(nèi)的安裝限制較多；各種工藝氣體的管路在腔體內(nèi)布置，安裝形式及其在腔體內(nèi)的配置難以達(dá)到最佳，從而影響工藝氣體在腔體內(nèi)的分布和流場(chǎng)形態(tài)，造成濺射沉積時(shí)各種工藝參數(shù)不穩(wěn)定，使沉積的薄膜質(zhì)量產(chǎn)生波動(dòng)；整體焊接的腔體內(nèi)部的多種零、部件一旦安裝好，多數(shù)不便于拆卸維修和長(zhǎng)期運(yùn)行，濺射形成的多種雜質(zhì)成份累積沉積，無(wú)法有效去除，使整個(gè)腔體內(nèi)部存在多處潔凈死角，在真空抽取狀態(tài)下多種雜質(zhì)微粒漂浮在腔體內(nèi)部空間，一方面夾雜在所需沉積的薄膜結(jié)構(gòu)中間，導(dǎo)致沉積后的薄膜品質(zhì)下降，同時(shí)各種雜質(zhì)顆粒附著在各種腔體內(nèi)的傳動(dòng)部件的表面，長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致傳動(dòng)部件卡死，造成設(shè)備失效和影響薄膜沉積進(jìn)程；由于整體焊接的腔體是將所有各種腔體內(nèi)部組成各種功能的零件、部件及組件盡可能地布置和安裝到同一個(gè)腔體上，腔體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)所沉積的薄膜必須加熱時(shí)，還需安裝額外的加熱系統(tǒng)，但要求加熱系統(tǒng)工作時(shí)，不能影響到整個(gè)真空系統(tǒng)的正常運(yùn)行，更不能出現(xiàn)加熱系統(tǒng)的安裝布置所造成的設(shè)備功能組件的局部過(guò)熱現(xiàn)象，因此，種復(fù)雜的腔體結(jié)構(gòu)對(duì)加熱系統(tǒng)安裝布置限制很多；同樣，由于整體焊接的腔體是將所有各種腔體內(nèi)部組成各種功能的零件、部件及組件盡可能地布置和安裝到一起，腔體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜再加上經(jīng)過(guò)綜合折中后安裝的加熱系統(tǒng)，為保證整個(gè)真空系統(tǒng)的正常運(yùn)行和薄膜沉積的順利，就必須要有相應(yīng)的循環(huán)冷卻管路系統(tǒng)，整體焊接腔體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜再加上安裝的加熱系統(tǒng)，造成冷卻管路布置安裝難以達(dá)到合理，不利于整個(gè)真空系統(tǒng)的正常運(yùn)行和薄膜沉積的順利進(jìn)行，導(dǎo)致薄膜沉積工藝過(guò)程的眾多限制，降低所沉積薄膜的質(zhì)量；另外，整體焊接腔體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在腔體內(nèi)的結(jié)構(gòu)布置和安裝約束較多，工件輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、傳動(dòng)體系和動(dòng)力系統(tǒng)等方面的配置就達(dá)不到薄膜沉積的最優(yōu)設(shè)計(jì)要求，造成工件輸送方式不穩(wěn)定、輸送進(jìn)程可控性差；整體焊接腔體在整個(gè)真空系統(tǒng)的日常運(yùn)行和薄膜沉積過(guò)程中，一旦出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行和薄膜沉積過(guò)程中的異常情況，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的整體焊接腔體內(nèi)部的狀態(tài)多數(shù)情形下難以及時(shí)跟蹤和有效處理，生產(chǎn)過(guò)程的可維護(hù)性差，存在過(guò)多制約，不便于采取及時(shí)的應(yīng)急處理方案，常常需要完全停機(jī)，進(jìn)行徹底的清理修復(fù)，延長(zhǎng)了設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程和事件，并加大了工序的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是:
1、解決現(xiàn)有磁控濺射鍍膜設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)雜的問(wèn)題；
2、解決現(xiàn)有磁控濺射鍍膜設(shè)備制造復(fù)雜的問(wèn)題；
3、解決現(xiàn)有磁控濺射鍍膜設(shè)備安裝復(fù)雜的問(wèn)題；
4、解決現(xiàn)有磁控濺射鍍膜設(shè)備維護(hù)復(fù)雜的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的方案如下:
復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，包括鍍膜腔體單元。鍍膜腔體單元由左右對(duì)稱的左腔體和右腔體組成。左腔體和右腔體分別構(gòu)成獨(dú)立的鍍膜腔。鍍膜腔包括靶材架和基片架。左腔體和右腔體 的基片架位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過(guò)隔板隔開(kāi)。左腔體和右腔體的靶材架位于鍍膜腔體單元的外側(cè)。靶材架上安裝有開(kāi)合裝置。開(kāi)合裝置由液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)。
進(jìn)一步，上述的鍍膜腔體單元還可以包括滑軌，靶材架安裝于滑軌上。本發(fā)明的復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，可以包括單個(gè)的鍍膜腔體單元，也可以包括兩個(gè)以上的鍍膜腔體單元，相鄰的鍍膜腔體單元之間通過(guò)隔離閥相連接，組成連續(xù)鍍膜設(shè)備。本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
1、本發(fā)明不同于傳統(tǒng)焊接工藝制造的鍍膜腔，而采用結(jié)構(gòu)化組件模塊設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)件之間通過(guò)密封膠條密封。這種方法設(shè)計(jì)的磁控濺射鍍膜設(shè)備結(jié)構(gòu)件復(fù)用率高。2、鍍膜腔體呈左右對(duì)稱的形式，空間利用率高。3、靶材架安裝有開(kāi)合裝置，可以側(cè)向張開(kāi)，即可以對(duì)腔體內(nèi)部進(jìn)行如更換靶材、內(nèi)部清潔等的常規(guī)性維護(hù)，維護(hù)保養(yǎng)方便，也大大縮短了維護(hù)保養(yǎng)所需要的時(shí)間。4、靶材架還可以通過(guò)靶材架基座可以沿著滑軌橫向滑動(dòng)，需要腔體內(nèi)部維護(hù)時(shí)，只需要將靶材架基座沿著橫向滑軌移開(kāi)，并通過(guò)開(kāi)合裝置側(cè)向張開(kāi)靶材架即可以對(duì)腔體內(nèi)部進(jìn)行如更換靶材、內(nèi)部清潔等的常規(guī)性維護(hù)，維護(hù)保養(yǎng)方便，也大大縮短了維護(hù)保養(yǎng)所需要的時(shí)間。
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5、靶材架安裝在靶材架基座上，而靶材架基座安裝在滑軌上，可以沿著滑軌橫向滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)調(diào)整靶距。6、本發(fā)明的復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備由多個(gè)相互獨(dú)立的鍍膜腔體單元組成，當(dāng)某個(gè)鍍膜腔出現(xiàn)故障需要維修時(shí)，無(wú)需要停止整臺(tái)設(shè)備，只需要停止故障鍍膜腔單元即可。7、本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)化組件模塊設(shè)計(jì)，可以便于在腔體內(nèi)增加各類擋板機(jī)構(gòu)，隔絕背繞射的現(xiàn)象，提高沉積薄膜的品質(zhì)。8、本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)化組件模塊設(shè)計(jì)，可以便于在腔體內(nèi)增加加熱設(shè)備，實(shí)現(xiàn)薄膜沉積工藝過(guò)程的多樣性，提高所沉積薄膜的質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的鍍膜腔體單元內(nèi)部俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的鍍膜腔體單元內(nèi)部側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的鍍膜腔體單元內(nèi)部俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例2的鍍膜腔體單元內(nèi)部側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明多個(gè)鍍膜腔體單元組成連續(xù)鍍膜設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1
復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，包括鍍膜腔體單元。鍍膜腔體單元，如圖1、圖2所示，包括兩個(gè)基片架3、兩個(gè)靶材架4、底座11、端板13、頂板14?；?、靶材架4、端板13安裝在底座11上。兩個(gè)基片架3、兩個(gè)靶材架4、底座11、端板13、頂板14組成左右對(duì)稱的兩個(gè)腔體:左腔體8和右腔體9。左腔體8和右腔體9分別構(gòu)成獨(dú)立的鍍膜腔。鍍膜腔包括靶材架4和基片架3?；?與靶材架4構(gòu)成鍍膜腔的兩側(cè)壁。鍍膜腔的兩端由端板13密封，頂部由頂板14密封，形成封閉的空腔。端板13由密封法蘭制成。靶材架4上安裝由磁控濺射的靶材6。工作時(shí)，該鍍膜腔被抽成真空。左腔體8和右腔體9的基片架3位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過(guò)隔板31隔開(kāi)，左腔體8和右腔體9的靶材架4位于鍍膜腔體單元的外側(cè)，兩個(gè)腔體形成背靠背對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。靶材架4上安裝有開(kāi)合裝置。開(kāi)合裝置位于左右腔體的外側(cè)。本實(shí)施例中的開(kāi)合裝置由壓力機(jī)45實(shí)現(xiàn)，壓力機(jī)45可以是液壓機(jī)或氣壓機(jī)，即開(kāi)合裝置由液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)。壓力機(jī)45底部安裝在底座11上，壓力機(jī)45的壓力桿斜頂在靶材架4的外側(cè)。當(dāng)鍍膜腔內(nèi)部需要維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，壓力機(jī)45向外側(cè)拉開(kāi)靶材架4，從而打開(kāi)鍍膜腔。實(shí)施例2
復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，包括鍍膜腔體單元。鍍膜腔體單元，如圖3、圖4所示，包括兩個(gè)基片架3、兩個(gè)靶材架4、底座11、端板13、頂板14?；?通過(guò)基片架基座32固定在底座11上。靶材架4安裝在靶材架基座5上，靶材架基座5安裝在滑軌12上，滑軌12安裝在底座11上。即靶材架4安裝于滑軌12上，可以沿著滑軌12移動(dòng)。兩個(gè)基片架3、兩個(gè)靶材架4、底座11、端板13、頂板14組成左右對(duì)稱的兩個(gè)腔體:左腔體8和右腔體9。左腔體8和右腔體9分別構(gòu)成獨(dú)立的鍍膜腔。鍍膜腔包括靶材架4和基片架3。基片架3與靶材架4構(gòu)成鍍膜腔的兩側(cè)壁。鍍膜腔的兩端由端板13密封，頂部由頂板14密封，形成封閉的空腔。端板13由密封法蘭制成。靶材架4上安裝由磁控濺射的靶材6。工作時(shí)，該鍍膜腔被抽成真空。左腔體8和右腔體9的基片架3位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過(guò)隔板31隔開(kāi)，左腔體8和右腔體9的靶材架4位于鍍膜腔體單元的外側(cè)，兩個(gè)腔體形成背靠背對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。靶材架4上安裝有開(kāi)合裝置。開(kāi)合裝置位于左右腔體的外側(cè)。本實(shí)施例中的開(kāi)合裝置包括驅(qū)動(dòng)桿41、軸套42、轉(zhuǎn)軸43、傳動(dòng)臂44、壓力機(jī)45。驅(qū)動(dòng)桿41的一端斜頂在靶材架4上，另一端固定在軸套42上。軸套42套在轉(zhuǎn)軸43外，可以沿著轉(zhuǎn)軸43轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)臂44的一端也固定在軸套42上。壓力機(jī)45的壓力桿頂在傳動(dòng)臂44的另一端。轉(zhuǎn)軸43、傳動(dòng)臂44、壓力機(jī)45安裝于靶材架基座5上。壓力機(jī)45可以是液壓機(jī)或氣壓機(jī)，即開(kāi)合裝置由液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)。當(dāng)鍍膜腔內(nèi)部需要維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，首先將靶材架基座5沿著滑軌12向外活動(dòng)，然后開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)45使得壓力桿上頂，使得傳動(dòng)臂44和驅(qū)動(dòng)桿41壓著轉(zhuǎn)軸43轉(zhuǎn) 動(dòng)，從而拉開(kāi)靶材架4，從而打開(kāi)鍍膜腔。實(shí)施例3
本發(fā)明的復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備可以包括單個(gè)的鍍膜腔體單元，也可以將兩個(gè)或多個(gè)鍍膜腔體單元連接在一起構(gòu)成連續(xù)多腔體的磁控濺射鍍膜設(shè)備。如圖5所示，復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，包括多個(gè)鍍膜腔體單元I。鍍膜腔體單元I之間通過(guò)隔離閥2隔開(kāi)。實(shí)施例1、實(shí)施例2中的開(kāi)合裝置用于張開(kāi)靶材架，打開(kāi)鍍膜腔內(nèi)部，方便鍍膜腔內(nèi)部的維護(hù)保養(yǎng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道該開(kāi)合裝置并不限于實(shí)施例1或?qū)嵤├?中的形式。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，包括鍍膜腔體單元，其特征在于，鍍膜腔體單元由左右對(duì)稱的左腔體和右腔體組成，左腔體和右腔體分別構(gòu)成獨(dú)立的鍍膜腔；鍍膜腔包括靶材架和基片架；左腔體和右腔體的基片架位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過(guò)隔板隔開(kāi)；左腔體和右腔體的靶材架位于鍍膜腔體單元的外側(cè)；靶材架上安裝有開(kāi)合裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，所述的鍍膜腔體單元還包括滑軌，靶材架安裝于滑軌上。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，所述的開(kāi)合裝置由液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)式軌·道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，所述的開(kāi)合裝置包括:驅(qū)動(dòng)桿、軸套、轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)臂、壓力機(jī)；驅(qū)動(dòng)桿的一端斜頂在靶材架上，另一端固定在軸套上；軸套套在轉(zhuǎn)軸外；傳動(dòng)臂的一端固定在軸套上；壓力機(jī)的壓力桿頂在傳動(dòng)臂的另一端。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括兩個(gè)以上的鍍膜腔體單元，相鄰的鍍膜腔體單元之間通過(guò)隔離閥相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)式軌道雙對(duì)稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設(shè)備，包括鍍膜腔體單元。鍍膜腔體單元由左右對(duì)稱的左腔體和右腔體組成，左腔體和右腔體分別構(gòu)成獨(dú)立的鍍膜腔；鍍膜腔包括靶材架和基片架；左腔體和右腔體的基片架位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過(guò)隔板隔開(kāi)；左腔體和右腔體的靶材架位于鍍膜腔體單元的外側(cè)；靶材架上安裝有開(kāi)合裝置。鍍膜腔體單元還可以進(jìn)一步包括滑軌，靶材架可以沿著滑軌移動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)結(jié)構(gòu)化組件設(shè)計(jì)使得本發(fā)明安裝非常方便。本發(fā)明的鍍膜腔可以側(cè)向打開(kāi)，從而非常方便地實(shí)現(xiàn)鍍膜腔內(nèi)部的維護(hù)保養(yǎng)。本發(fā)明還可以將多個(gè)鍍膜腔體單元組成連續(xù)鍍膜設(shè)備。
文檔編號(hào)C23C14/35GK103147057SQ20131010426
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者田秋麗 申請(qǐng)人:有度功能薄膜材料揚(yáng)州有限公司