CN106987819B - 丝状样品与片状样品混合磁控溅射镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种丝状样品与片状样品混合磁控溅射镀膜设备，该设备包括第一组驱动组件和第二驱动组件，实现丝状样品、片状样品公转和自转。每一组驱动组件都以驱动盘和齿轮为传动件，实现样品的两种运动：某一轴为中心的公转、以各自的轴为中心的自转。公转可以实现样品向镀膜磁控溅射靶靠近，自转可使样品在尽可能少的溅射靶的情况下完成全面溅射，而且该设备可以同台设置多个丝状样品和片状样品，间隔设置，可以充分利用空间，又互不干涉。

Description

丝状样品与片状样品混合磁控溅射镀膜设备

技术领域

本发明属于真空磁控溅射镀膜领域，具体涉及一种丝状样品与片状样品混合磁控溅射镀膜设备。

背景技术

在真空镀膜领域，对于半导体、微电子产品往往采用等离子体磁控溅射镀膜。半导体、微电子等产品形状各异，而在磁控溅射镀膜机实验设备中，为节省成本，往往需要多名实验人员共用一台实验设备，而实验人员的研究方向各异，镀膜样品有丝状样品(如金属丝、热电偶、光纤等)、片状样品两种常见形态，如果实验设备的功能单一，就会造成实验成本的提升，给实验人员操作带来麻烦。现有的设备都停留在单一化用途中，结构简单。

发明内容

本发明主要是提供一种既能适应丝状样品镀膜，也能适应片状样品镀膜的混合磁控溅射镀膜设备，该类设备能够实现在一台设备上既能对丝状样品镀膜，同时又能对片状样品镀膜的需求，节省了时间和物质成本，增强了资源利用。

本发明所采取的技术方案如下：一种丝状样品与片状样品混合磁控溅射镀膜设备，该设备包括第一组驱动组件，所述第一组驱动组件包含上驱动电机、上驱动轴、上驱动盘、下驱动盘，所述上驱动盘与下驱动盘通过连接件连接，所述上驱动电机通过上驱动轴驱动所述上驱动盘和下驱动盘转动；

所述上驱动盘、下驱动盘上对应设置穿丝孔，孔中穿接丝状样品，所述丝状样品上设置有驱动小齿轮，所述驱动小齿轮与固定大齿轮啮合；

该设备还包括第二组驱动组件，所述第二组驱动组件包括下驱动电机、下驱动轴、大伞齿轮、小伞齿轮、片状样品安装轴；所述下驱动电机通过下驱动轴驱动大伞齿轮旋转，所述大伞齿轮与小伞齿轮啮合，所述小伞齿轮套装在片状样品安装轴上，所述片状样品安装轴安装在所述上驱动盘上，或下驱动盘上，或者上驱动盘与下驱动盘之间的连接件上，随所述上驱动盘和下驱动盘一起旋转；所述片状样品安装轴上安装片状样品。

进一步讲：在所述丝状样品的一端设置有所述驱动小齿轮。或者，在所述丝状样品的上、下两端都设置有驱动小齿轮，对应地在所述设备的上、下两端都设置有固定大齿轮与之啮合，上下同步运动能减少运行阻力，使运行平稳，减小电机耗损。

进一步讲：所述固定大齿轮通过固定座固定，固定座不随装置运动。

进一步讲：所述丝状样品连接在穿丝连接件上，且通过所述穿丝连接件安装所述驱动小齿轮。

进一步讲：所述下驱动盘沿一环形滑轨旋转，可增强其运动的稳定性。

进一步讲：在所述上驱动盘与下驱动盘之间，由上驱动盘通过上连接柱连接一中间驱动盘，中间驱动盘通过下连接柱连接到下驱动盘；在中间驱动盘上通过支撑板和轴承安装所述片状样品安装轴。通过中间驱动盘连接，一是可以缩短上下驱动盘之间的连接柱的长度，以中间驱动盘作为中间支撑，可以增强支撑力，二是利用中间驱动盘作为片状样品的安装平台，实现样品的自转。

进一步讲：所述大伞齿轮与小伞齿轮垂直啮合，将水平面内的旋转运动转变为竖直面内的旋转运动。

进一步讲：所述丝状样品和片状样品沿所述上驱动盘和下驱动盘的周向布置有多个，且为间隔设置。多个所述驱动小齿轮同时与对应位置的一个固定大齿轮啮合；多个所述小伞齿轮同时与对应位置的一个大伞齿轮啮合。

与现有技术相比，本发明巧妙地运用机械结构的组合与搭建，实现了镀膜丝状样品和片状样品的同台安装；并且，每一种样品都可实现两种运动，一是以某一轴为中心的共同公转，二是以各自的轴为中心的自转，公转可以实现样品向镀膜磁控溅射靶靠近，而自转可使样品在尽可能少的溅射靶的情况下完成全面溅射，所以节省了溅射靶的数量和安装难度；而且，该设备可以同台设置多个丝状样品和片状样品，间隔设置，可以充分利用空间。镀膜时先用磁控溅射靶挡板挡住溅射口进行预溅射(因为开始溅射时不稳定，靶面会有污物，所以用挡板挡住，溅射一会稳定去表面杂物后再打开挡板开始正常溅射)。本发明只需要两个电机，几个齿轮机构就可实现上述操作，结构简单易操作，节省成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明镀膜设备的结构立体图；

图2为本发明镀膜设备的纵剖图；

图3为本发明镀膜设备的横剖图。

图中标记：1-磁控靶，2-真空室门，3-磁控靶挡板，4-上驱动轴，5-上固定座，6-上固定大齿轮，7-上驱动盘，8-丝状样品，9-上驱动小齿轮，10-下驱动盘，11-下驱动小齿轮，12-下固定大齿轮，13-下固定座，14-环形滑轨，15-片状样品，16-上连接柱，17-中间驱动盘，18-下连接柱，19-支撑板，20-片状样品安装轴，21-小伞齿轮，22-片状样品盘，23-下驱动轴，24-大伞齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

如图1、2所示，该镀膜设备设置在一真空室内，磁控靶1可以安装在真空室门2上，通过真空室门向镀膜设备上的样品进行溅射；磁控靶1可以设置几个，从多方向对样品进行全面溅射；在磁控靶靶头上设置有磁控靶挡板3用于预溅射。

该镀膜设备设置有公、自转机构，通过特殊的结构设计实现丝状样品和片状样品的旋转溅射。具体而言，包括一上驱动电机(图中未示出)，上驱动电机连接一上驱动轴4，上驱动轴4垂向设置。一上固定座5，固定连接一上固定大齿轮6；上驱动轴4穿过上固定座5和上固定大齿轮6，连接一上驱动盘7。上驱动盘7边缘设置一圈穿丝孔，各个丝状样品8通过上穿丝连接件安装在穿丝孔中，在上穿丝连接件上安装一上驱动小齿轮9，上驱动小齿轮9啮合连接上固定大齿轮6。上驱动盘7通过中间连接件连接到下驱动盘10，下驱动盘10同样设置一圈穿丝孔，通过下穿丝连接件安装各个丝状样品8，下穿丝连接件上同样安装下驱动小齿轮11，下驱动小齿轮啮合连接一下固定大齿轮12，下固定大齿轮12固定在一下固定座13上。丝状样品8被上、下两端的驱动盘以及连接件连接，拉直，在上驱动电机的驱动下，上驱动盘7和下驱动盘10以上驱动轴4为中心同步旋转，从而带动丝状样品旋转。

进一步地，为保证上驱动盘7和下驱动盘10运转的平稳性，除在他俩之间设置直连件以外，还可在下驱动盘10底部与下固定大齿轮12之间设置环形滑轨14，使下驱动盘10沿滑轨运行。

丝状样品8在由上驱动电机驱动下围绕中心轴公转的同时，同时由于其上、下两端带有驱动小齿轮(上驱动小齿轮9、下驱动小齿轮11)，小齿轮啮合连接固定大齿轮(上固定大齿轮6、下固定大齿轮12)，小齿轮随驱动盘(上驱动盘7、下驱动盘10)一同公转，所以丝状样品8在做公转的同时还做自转。丝状样品8在运转到磁控靶的位置时被溅射，同时因其自身旋转，周面将全部被溅射到。

进一步讲，丝状样品8只要能在驱动小齿轮与固定大齿轮的啮合下自转即可，如果动力足够，旋转相对平稳，可以仅设置上驱动小齿轮9与上固定大齿轮6组合，或者仅设置下驱动小齿轮11与下固定大齿轮12组合，不必要上、下都设置。

本发明利用上、下驱动盘之间的空间实现片状样品15的安装以及运动。如图1、2所示的实施例中，上驱动盘7和下驱动盘10之间，由上驱动盘7通过上连接柱16连接一中间驱动盘17，中间驱动盘17通过下连接柱18连接到下驱动盘10，这样上、中、下驱动盘三者就可同步旋转。在中间驱动盘17上通过支撑板19和轴承安装一片状样品安装轴20，片状样品安装轴20上套设一小伞齿轮21，片状样品安装轴20端部安装片状样品盘22。进一步讲，两个支撑板19一起支撑安装轴具有平衡性。

作为另一种实施例，如果在空间足够允许的情况下，也可以在上驱动盘7或下驱动盘10上直接通过支撑板19安装片状样品安装轴20、小伞齿轮21、片状样品安装轴20等。

在下固定座13上安装一下驱动电机(图中未示出)，下驱动电机连接一下驱动轴23，下驱动轴23穿过下固定大齿轮12和下驱动盘10连接一大伞齿轮24。大伞齿轮24和小伞齿轮21啮合，把大伞齿轮24的水平旋转运动转变为小伞齿轮21的竖直旋转运动。当下驱动电机带动下驱动轴23旋转时，下驱动轴23上的大伞齿轮24与小伞齿轮21啮合发生力的传递，小伞齿轮21又带动片状样品安装轴20旋转，从而带动片状样品盘22及安装其上的片状样品15一起旋转。

由于片状样品安装轴20安装在中间驱动盘17上，而中间驱动盘17通过连接件连接在上驱动盘7、下驱动盘10之间，因此它可以在上驱动电机的带动下与上驱动盘7、下驱动盘10一起绕上驱动轴4做公转，又可以在下驱动电机的带动下经过齿轮变向以片状样品安装轴20为轴心做自转，当片状样品15公转到磁控靶的位置时被溅射，同时因自身旋转又能使表面溅射全面。

上固定座5、上驱动盘7、下固定座13、下驱动盘10这些件上下对置，中间由连接件连接，形成一柱台式结构，由于上驱动盘7和下驱动盘10为圆形，所以在圆盘上可以设置多个穿丝孔，对应地可以设置多根丝状样品8，丝状样品上多个上驱动小齿轮9共同啮合上固定大齿轮6，多个下驱动小齿轮11共同啮合下固定大齿轮12，丝状样品8沿圆盘公、自转，一次性可进行多个样品的镀膜。同理，在中间驱动盘17上也可安装多个片状样品安装轴20和小伞齿轮21，多个小伞齿轮21共同由一大伞齿轮24啮合驱动，在各个片状样品安装轴20上对应安装片状样品15，多个片状样品15沿盘公、自转，一次性可进行多个样品的镀膜。将所有的丝状样品8和片状样品15的安装位置间隔开来，如图3所示，就可形成多形状多数量的样品溅射台。

值得说明的是，以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种丝状样品与片状样品混合磁控溅射镀膜设备，其特征在于：该设备包括第一组驱动组件，所述第一组驱动组件包含上驱动电机、上驱动轴、上驱动盘、下驱动盘，所述上驱动盘与下驱动盘通过连接件连接，所述上驱动电机通过上驱动轴驱动所述上驱动盘和下驱动盘转动；

所述上驱动盘、下驱动盘上对应设置穿丝孔，孔中穿接丝状样品，所述丝状样品上设置有驱动小齿轮，所述驱动小齿轮与固定大齿轮啮合；

该设备还包括第二组驱动组件，所述第二组驱动组件包括下驱动电机、下驱动轴、大伞齿轮、小伞齿轮、片状样品安装轴；所述下驱动电机通过下驱动轴驱动大伞齿轮旋转，所述大伞齿轮与小伞齿轮啮合，所述小伞齿轮套装在片状样品安装轴上，所述片状样品安装轴安装在所述上驱动盘上，或下驱动盘上，或者上驱动盘与下驱动盘之间的连接件上，随所述上驱动盘和下驱动盘一起旋转；所述片状样品安装轴上安装片状样品。

2.根据权利要求1所述的镀膜设备，其特征在于：在所述丝状样品的一端设置有所述驱动小齿轮。

3.根据权利要求1或2所述的镀膜设备，其特征在于：所述固定大齿轮通过固定座固定。

4.根据权利要求1或2所述的镀膜设备，其特征在于：所述丝状样品连接在穿丝连接件上，且通过所述穿丝连接件安装所述驱动小齿轮。

5.根据权利要求1所述的镀膜设备，其特征在于：所述下驱动盘沿一环形滑轨旋转。

6.根据权利要求1所述的镀膜设备，其特征在于：在所述上驱动盘与下驱动盘之间，由上驱动盘通过上连接柱连接一中间驱动盘，中间驱动盘通过下连接柱连接到下驱动盘；在中间驱动盘上通过支撑板和轴承安装所述片状样品安装轴。

7.根据权利要求1所述的镀膜设备，其特征在于：所述大伞齿轮与小伞齿轮啮合，

将水平面内的旋转运动转变为竖直面内的旋转运动。

8.根据权利要求1所述的镀膜设备，其特征在于：所述丝状样品和片状样品沿所述上驱动盘和下驱动盘的周向布置有多个，且为间隔设置。

9.根据权利要求8所述的镀膜设备，其特征在于：多个所述驱动小齿轮同时与对应位置的一个固定大齿轮啮合；多个所述小伞齿轮同时与对应位置的一个大伞齿轮啮合。