CN100355934C - 一种自旋可控的真空镀膜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可在真空中使用，配合磁控溅射、加热蒸发等物理气相沉积方法的自旋可控的真空镀膜装置，属于材料技术与器件技术领域。本发明包括电源、阴极、阳极，真空室，靶材架、样品架、连轴器、马达、调速器以及真空法兰，样品架放置在靠近阳极的一侧，靶材架放置在靠近阴极的一侧，通过马达连轴器与样品架相连接，而且马达通过真空法兰与导线和外部的调速器或其他器件相连接。利用本发明装置可以同时对物体的几个面进行同时镀膜，而且很容易做到难对物体的表面进行360°均匀镀膜。

Description

一种自旋可控的真空镀膜装置
技术领域
本发明涉及一种可在真空中使用，配合磁控溅射、加热蒸发等物理气相沉积方法的自旋可控的真空镀膜装置，属于材料技术与器件技术领域。
背景技术
巨磁阻抗效应是指软磁材料的交流阻抗在外加磁场下发生放大的现象，由于软磁材料具有灵敏度高、响应快、体积小等优点，巨磁阻抗效应在高灵敏磁传感器、磁记录读头等方面应用潜力很大，已经在地磁测量、车速测量等方面有初步应用。早期对巨磁阻抗效应研究集中在丝、膜、带上，随着器件的小型化和集成化，巨磁阻抗材料的研究集中在复合结构丝和膜上，这种三明治结构材料阻抗效应大小比同样几何尺寸的单层膜和丝大得多，而且使用频率大大降低。复合丝比三明治膜几何对称性更好，有望得到较大阻抗变化，目前制备复合丝的方法为化学沉积方法，包括电镀和化学镀。这两种方法好处是薄膜沉积速度快，但存在问题是重复性差。如果能利用磁控溅射等物理沉积方法制备复合结构丝，将能解决重复性问题。
磁控溅射技术出现在1970年后，1975年前后商品化的磁控溅射设备供应于世，大大地扩展了溅射技术应用的领域。到了80年代，溅射技术才从实验室应用技术真正地进入工业化大量生产的应用领域。现有两极溅射、三极溅射、反应溅射、磁控溅射和双离子溅射等淀积工艺。早期溅射镀膜最大缺点是溅射速率较低，与蒸镀相比要低一个数量级，因此人们一直在寻找一种高速溅射源。磁控溅射由于其高效的特点，得到大家的重视，并迅速被应用到工业生产中。传统的磁控溅射由于采用了辅助磁场，通过控制电子的运动轨迹，增加了气体的离化率，降低工作气压，提高离子电流密度，不仅提高了沉积速度，而且镀层质量也较好。
在过去的十几年里，由于市场不断增长的需求，传统的磁控溅射难以满足要求。非平衡磁控溅射，闭合场非平衡磁控溅射等新型的磁控溅射技术已成为众多科研工作者的研究对象。非平衡磁场分布将磁场区域延伸到基体的表面；闭合场磁场分布形成了闭合的磁场线，阻止电子流失到炉壁因而极大地提高了离子电流密度，离子轰击效果增强，可获得更佳的镀层质量。并且目前也有将磁控溅射和离子镀相结合的磁控溅射离子镀，如Teer公司的非平衡磁控溅射离子镀设备，进一步提高了离子电流密度。
磁控溅射是现在使用最为普遍的一种真空等离子体装备，用于薄膜材料的制备。其原理是在被溅射的靶极(阴极)与阳极之间加一个正交磁场和电场，在高真空室中充入所需要的惰性气体(通常为Ar气)，永久磁铁在靶材料表面形成250～350高斯的磁场，同高压电场组成正交电磁场。在电场的作用下，Ar气电离成正离子和电子，靶上加有一定的负高压，从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率增大，在阴极附近形成高密度的等离子体，Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面，以很高的速度轰击靶面，使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。作为一项已经发展的较为成熟的技术，磁控溅射已经被应用于许多领域。但是，目前用物理方法对物体进行镀膜，一般都不能对物体的几个面进行同时镀膜，而且很难对物体的表面进行360°均匀镀膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种独立旋转可控的真空镀膜装置。该装置可用于磁控溅射、热蒸发等物理沉积方法对丝、带、条形、块状等不同形状材料几个表面同时进行360°均匀镀膜。
本发明所述的自旋可控的真空镀膜装置，其结构如下：
本发明所述的自旋可控的真空镀膜装置包括电源、阴极、阳极，真空室，靶材架、样品架、连轴器、马达、无级调速器以及真空法兰。其中电源通过导线与阴极和阳极相连接，样品架、靶材架和马达均置于真空室内，样品架放置在靠近阳极的一侧，靶材架放置在靠近阴极的一侧，马达通过连轴器与样品架相连接，而且马达通过真空法兰与导线和外部的无级调速器或其他器件相连接。
本发明所述的自旋可控的真空镀膜装置采用无级调速器来控制马达的转速。这样能很好的与各种镀膜仪器的功率相匹配，并同时可利用转速来调节膜层的应力。同时在马达与样品架之间采用了连轴器保证了样品的同心度，这能使样品镀层均匀，得到良好的镀层。本发明所述的自旋可控的真空镀膜装置中的调速器和马达之间是用导线连接的，这样可将调速器随意移动到真空镀膜环境之外，可以方便调节。
马达里的机油等油脂改用真空油脂，这样装置可以在不改动原有的设备基础上使用，通过真空法兰与真空室连接，法兰上装有与马达相连的导线等，这样不至于影响真空度。
本发明所述的自旋可控的真空镀膜装置可用与真空溅射法，蒸发法等用物理方法镀膜的仪器设备上，方便实用。利用这样的装置可以方便地在细丝、薄片等上面制备薄膜得到复合丝、复合膜，也可以方便地制备多层膜。而且其最大的优点在于可以同时对物体的几个面进行同时镀膜，而且很容易做到难对物体的表面进行360°均匀镀膜。
附图说明
图1是自旋可控的真空镀膜装置示意图
本发明所述的自旋可控的真空镀膜装置包括电源1、阳极2、阴极3，真空室4，靶材架5、样品架6、连轴器7、马达8、无级调速器9以及真空法兰10。其中电源1通过导线与阳极2和阴极3相连接，靶材架4、样品架6和马达8均置于真空室内4，样品架6放置在靠近阳极2的一侧，靶材架5放置在靠近阴极3的一侧，马达8通过连轴器7与样品架6相连接，而且马达8通过真空法兰10与真空室4外部的无级调速器9或其他器件相连接。
具体实施例
下面结合说明书附图对本发明所述的自旋可控的真空镀膜装置进行进一步的说明：
在利用本装置进行真空镀膜的时候，在阳极2和阴极3之间加一个正交磁场和电场，在真空室4中充入所需要的惰性气体Ar，永久磁铁在靶样品材料表面形成250～350高斯的磁场，同阳极2和阴极3所产生的高压电场组成正交电磁场，在电场的作用下，Ar气电离成正离子和电子，靶样品材料上加有一定的负高压，从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率增大，在阳极2附近形成高密度的等离子体，Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面，以很高的速度轰击靶面，使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。为实现几个面同时镀膜和360°均匀镀膜，我们在磁控溅射的同时，开动马达8，并通过无级调速器9调节好马达8的转动速度，而且由于采用了连轴器7使马达与样品架6相连接，所以保证了马达8与样品架6的同轴性，为此，马达8带动样品架6同轴转动，从而实现几个面同时的360°均匀镀膜。

Claims (2)

1、一种自旋可控的真空镀膜装置，其特征在于包括电源(1)、阳极(2)、阴极(3)，真空室(4)，靶材架(5)、样品架(6)、连轴器(7)、马达(8)、无级调速器(9)以及真空法兰(10)，其中电源(1)通过导线与阳极(2)和阴极(3)相连接，靶材架(5)、样品架(6)和马达(8)均置于真空室(4)内，样品架(6)放置在靠近阳极(2)的一侧，靶材架(5)放置在靠近阴极(3)的一侧，马达(8)通过连轴器(7)与样品架(6)相连接，而且马达(8)通过真空法兰(10)与真空室(4)外部的无级调速器(9)相连接。
2、如权利要求1所述的自旋可控的真空镀膜装置，其特征在于所述的马达(8)里的机油为真空油脂。
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