CN102199757A

CN102199757A - 一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置

Info

Publication number: CN102199757A
Application number: CN 201010131704
Authority: CN
Inventors: 赵强; 赵振杰
Original assignee: East China Normal University
Current assignee: East China Normal University
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2011-09-28

Abstract

一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，该装置包括：设置在两侧的二个相同结构的多边形的主体部分；设置在二个多边形主体部分的中心连线上的样品固定部件；其中一个多边形的主体部分的每个顶点分别与另一个多边形的主体部分的两个近邻顶点连接的连接杆；连接杆用来构成稳定结构防止二个主体部分之间的位置变化和整体结构变形。本发明采用多边形结构的样品旋转支撑装置对薄膜生长造成的影响也最小。此外，装置中框架的截面积小，对周围电场分布的影响也可大幅降低，提高丝状样品的薄膜沉积效果。本发明中的样品旋转支撑装置也可在磁力的作用下被驱动，不需要在真空室内提供另外的驱动装置，有效地保证真空室的密封性能。

Description

一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置

技术领域

本发明涉及一种样品支撑装置，尤其涉及一种用于气相沉积设备中的样品旋转支撑装置。

背景技术

随着科学技术的发展，特别是在研究领域，对材料的制备和后续的处理的要求越来越高。许多情况下需要在一些直径较小的丝状样品上均匀沉积薄膜。而现有的设备几乎都是针对平面型样品而设计的。例如，在株式会社新王磁材于1999年9月29日在中国申请的申请号为200510004777.6，名称为“用于气相沉积设备中的制品支架”。该发明中，制品支架主要是支撑平面型的样品，对于丝状样品则不适宜用上述发明中的支架来支撑，且上述发明中支架不仅需要通过驱动盘装置来驱动，而且需要额外的驱动装置，因此结构复杂，支架制作费用较高。

在一些样品的制备过程中，例如，巨磁阻抗薄膜，样品由于形变产生的应力对材料的性能具有很大的影响。因此，需要结构稳定，不易导致样品形变的满足镀膜要求的支撑装置。此外，在对真空室密封性要求较高的场合，(如需要较高真空或必须严格杜绝气体渗漏和杂质气体的情形)，将驱动装置设置在真空室内，或者，在真空室壁上增设传动轴等方式，很难得到较高的真空质量。

因此，希望能够设计一种简单、经济的样品旋转支撑装置，该装置按照要求进行转动，且可以简单、快捷地增设驱动装置，并保证真空室的密封性。本发明就是针对这一目的而进行的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种样品旋转支撑装置，该装置结构简单，旋转稳定，可以有效地防止样品受到形变而产生应力，从而，减少对材料性能的影响；且本发明的样品旋转支撑装置不需要在真空室内增设驱动装置，使得真空室可以保持较高的密封性能。

本发明提供一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，装置包括：设置在两侧的二个相同结构的多边形(典型应用为等边三角形)的主体部分；设置在二个多边形主体部分的中心连线上的样品固定部件；其中一个多边形主体部分的每个顶点分别与另一个多边形主体部分的两个近临的顶点连接的连接杆；连接杆用来构成稳定结构，防止二个主体部分之间的位置变化和结构变形。

本发明提供一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，多边形主体部分可采用等边三角形框架结构。

本发明提供一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，二个多边形主体部分彼此相对设置并成一定的相位差。

本发明提供一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，相位差为180度。

本发明提供一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，多边形主体部分的每个顶点分别与另一所述多边形主体部分的二个近邻顶点之间用连接杆连接，连接杆和主体部分之间构成三角形结构。

本发明中的样品旋转支撑装置采用三角形结构的形状稳定性，通过不同组合，设计出满足这些特殊需要的转动装置。相对其他类型的结构(如矩形框架结构)，在达到相同的结构稳定性的要求的前提下，结构简单且框架和连接杆采用的材料截面积最小，故而，薄膜制备时，对气相分子运动的遮挡截面最小，也就是说，由于框架对气相成膜物质的遮挡导致的对薄膜生长造成的影响也最小。此外，框架截面积小，则对周围电场分布的影响也可大幅降低，提高丝状样品的薄膜沉积效果。本发明中的样品旋转支撑装置也可在磁力的作用下被驱动，不需要在真空室内提供另外的驱动装置，在对真空室的密封性要求较高的场合，有效地保证真空室的密封性能。

附图说明

图1是根据本发明的实施例中气相沉积薄膜设备的示意图；

图2是图1中气相沉积薄膜设备中的样品旋转支撑装置的结构示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例中气相沉积薄膜设备的示意图。以直流溅射，且转速较低的情形为例来简单介绍气相沉积薄膜设备构成，在图1中，设备包括：放置在溅射靶7上方的样品旋转支撑装置5，在气相沉积薄膜时，对样品4进行溅射镀膜。设置在真空室6外部的动力转轴1，由驱动马达(未显示)来驱动，与动力转轴1连接的磁极对2，磁极对2的其中一个磁极设置在真空室6外部，另一个磁极设置在真空室6内部，样品旋转支撑装置5通过一转轴与设置在真空室6内的磁极对2中的磁极相连，并且转轴被转轴固定支架3支撑。因此转动动力由磁极对2从外部传递至内部，并带动样品旋转支撑装置5旋转。转轴固定支架3对整个装置起到支撑固定和动力传递作用，转轴和支架3之间通过轴承固定，这样外部转轴1转动时，就可以很容易地带动固定在另一端的样品旋转支撑装置5同步旋转。样品4被固定在样品旋转支撑装置5的旋转轴上，并与转轴同轴，这样，被固定在样品旋转支撑装置5的旋转轴线上的样品4(待镀膜的工件)就可以实现与外部转轴同步旋转。

图2是图1中气相沉积薄膜设备中的样品旋转支撑装置5的典型设计结构示意图。样品旋转支撑装置5包括：二个呈等边三角形ABC和DEF的框架构成的主体部分，该二个等边三角形ABC和DEF相对设置，并呈180度的相位差。等边三角形框架ABC的三个顶点A、B、C分别与等边三角形DEF的对应点D和F、E和F、D和E通过连接杆AD、AF、BE、BF、CD和CE被连接，因此分别构成三角形框架ADF、三角形框架ACD、三角形框架ABF、三角形框架BEF，三角形框架BCE以及三角形框架CDE。将样品旋转支撑装置5上设置在两侧的等边三角形ABC和DEF的中心点J、I所在的轴线与真空室6内的转轴同轴设置，使得样品旋转支撑装置5绕中心点J、I旋转。并且在等边三角形ABC和DEF的中心J、I的轴线上，设置样品固定装置JH以及IK，该样品固定装置JH、IK可以是中空的不锈钢管，并且可以通过连接杆AJ、BJ和CJ，以及DI、EI以及FI分别与三角形框架ABC和三角形科技DEF连接，并被固定在该三角形框架ABC和三角形框架DEF的中心位置。将丝状样品4的两端分别与该样品固定装置JH，IK固定，样品4可以用螺丝直接固定在其上。因此样品4在真空室6内旋转时，与溅射靶7之间的距离始终保持一致，达到均匀镀膜的效果。

在丝状、带状样品上利用磁控溅射制备巨磁阻抗薄膜时，可以采用上述样品旋转支撑装置5来固定样品4。作为一个应用实例，溅射靶7是有效溅射面直径为60mm的平面靶，样品旋转支撑装置5中各连接杆采用直径为2mm的不锈钢丝用氩弧焊接，构成的两等边三角形的间距为70mm。样品4穿入不锈钢管固定装置中，使用设置在管侧面的螺丝固定。然后用外部驱动马达驱动转轴1(转速～15转/分钟)，在磁极对2的作用下，将旋转动力传递到设置在真空室内的样品旋转支撑装置5上，带动样品4一起均匀旋转。并用溅射靶7对样品4进行溅射镀膜，。用这一装置实现了在丝、带状样品上利用磁控溅射制备巨磁阻抗薄膜，而且，由于采用磁力传动，可以很轻松地在真空室内改变位置或移动到其它镀膜设备中使用，达到了较好的使用效果。

在实际使用中，连接杆根据应用情形也可以使用其他材料。样品旋转支撑装置5的主体部分的最佳设计是两个互相倒立的等边三角形框架，三个顶点和样品固定装置用固定杆相连，而且根据需要，三个连接杆和相应的等边三角形不一定共面，也可以是其他多边形结构，例如矩形等。而主体部分的框架结构也可以用板材结构来替换。二个三角形的相位差也可以根据需要进行修改，例如是0-180度之间的相位差，只要确保样品4被安装到样品旋转支撑装置5上后，其旋转过程中，样品4到溅射靶7的距离始终保持一致，并均匀转动即可。另外，样品旋转支撑装置5的二个主体部分之间的连接也可以是一主体部分上的每一顶点分别与另一主体部分上两个对应顶点连接，只要能构成稳定结构，防止所述二个主体部分之间的位置变化和整体结构变形，实现较高的结构稳定性来保证制备的样品的质量。

另外，可以根据实际需要选择连接杆的横截面积，以及三角形主体部分之间的距离。

从图2可以看出，由于上述样品旋转支撑装置5的各个面主要是由三角形结构构成，而三角形结构的稳定性高，因此相对其他类型的结构(如矩形结构等)，在达到相同的结构稳定性的要求的前提下，本发明除了结构简单外，轴向框架采用的材料截面积最小，故而，薄膜制备时，对气相分子运动的遮挡截面最小，也就是说，由于框架对气相成膜物质的遮挡导致的对薄膜生长造成的影响也最小。此外，框架截面积小，则对周围电场分布的影响也可大幅降低。

另外多数真空镀膜设备采用不锈钢制作腔壁，而且本装置在转动时所需要的转矩很小，在所需的转速不高的情况下，可以很容易利用磁力实现传动。这样可以有效地避免在真空室腔壁上增加转轴传动装置或真空室内放置马达等方法带来的许多问题，可以降低制作成本、保证真空室的密封性、防止真空室被污染等问题。

本发明的上述实施例并不是对本发明的限制。因此，在不背离发明构思的原则和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，例如，两边主体部分以等边三角形结构为最佳设计，然而根据需要也可以改为多边形结构，但是相互之间的连接还是用三角形结构来提高结构稳定性。并且以如前所述的权利要求书为保护范围。

Claims

1.一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，其特征在于，所述装置包括：

设置在两侧的二个相同结构的多边形的主体部分；

设置在所述二个多边形主体部分的中心连线上的样品固定部件；

其中一个所述多边形的主体部分的每个顶点分别与另一个多边形的主体部分的近邻顶点连接的连接杆；

所述连接杆用来构成稳定结构防止所述二个主体部分之间的位置变化和整体结构变形。

2.如权利要求1所述的一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，其特征在于，所述多边形主体部分为等边三角形框架结构。

3.如权利要求1所述的一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，其特征在于，所述二个多边形主体部分彼此相对设置并成一定角度的相位差。

4.如权利要求3所述的一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，其特征在于，所述相位差为180度。

5.如权利要求1所述的一种用于气相沉积设备的样品旋转支撑装置，其特征在于，所述多边形主体部分的每个顶点分别与另一所述多边形主体部分的二个近邻顶点之间用所述连接杆连接，所述连接杆和主体部分之间构成三角形结构。