CN109609922A - 薄膜制备装置、方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜制备装置、方法及系统，属于薄膜制备领域。该装置包括：设置在镀膜腔室内的传递机构和至少两个膜层沉积机构，该传递机构包括至少两个传递件；每相邻两个膜层沉积机构之间设置有至少一个传递件，该至少一个传递件用于在相邻两个膜层沉积机构之间传输薄膜基带；该每个膜层沉积机构用于在薄膜基带上沉积一层膜层，且各个膜层沉积机构所沉积的膜层不同。本发明提供的薄膜制备装置可以通过镀膜腔室内的至少两个膜层沉积机构制备功能性薄膜，提高了功能性薄膜的制备效率，降低了制备成本。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜制备领域，特别涉及一种薄膜制备装置、方法及系统。
背景技术
功能性薄膜(如压电薄膜、超导薄膜和磁性薄膜)通常包括多层膜层，例如隔离层、功能层和保护层等。
相关技术中，由于功能性薄膜中不同膜层的制备方法以及工艺参数不同，因此需要在不同的镀膜腔室内，采用不同的薄膜制备设备来制备功能性薄膜。该功能性薄膜的制备效率较低，制备成本较高。
发明内容
本发明实施例提供了一种薄膜制备装置、方法及系统，可以解决相关技术中功能性薄膜的制备效率较低，制备成本较高的问题。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种薄膜制备装置，所述装置包括：设置在镀膜腔室内的传递机构和至少两个膜层沉积机构，所述传递机构包括至少两个传递件；
每相邻两个所述膜层沉积机构之间设置有至少一个传递件，所述至少一个传递件用于在相邻两个所述膜层沉积机构之间传输薄膜基带；
每个所述膜层沉积机构用于在所述薄膜基带上沉积一层膜层，且各个所述膜层沉积机构所沉积的膜层不同。
可选的，所述至少两个膜层沉积机构包括：第一膜层沉积机构、第二膜层沉积机构和第三膜层沉积机构；
所述第一膜层沉积机构用于采用离子束辅助沉积方式在所述薄膜基带上沉积第一膜层；
所述第二膜层沉积机构用于采用电子束蒸镀方式在所述薄膜基带上沉积第二膜层；
所述第三膜层沉积机构用于采用溅射方式在所述薄膜基带上沉积第三膜层。
可选的，所述第一膜层沉积机构包括：第一转轮、第二转轮、制冷组件、第一蒸发源和离子源；
所述第一转轮和所述第二转轮相对设置，所述第一转轮和所述第二转轮用于将所述薄膜基带传输至所述第一蒸发源的蒸发区域；
所述制冷组件位于所述第一转轮和所述第二转轮之间，且位于所述薄膜基带的一侧；
所述第一蒸发源和所述离子源均位于所述薄膜基带的另一侧，所述第一蒸发源用于将第一靶材蒸发至所述薄膜基带，所述离子源用于向所述薄膜基带发射离子束。
可选的，所述第一膜层沉积机构还包括：压电传感器，所述压电传感器位于所述薄膜基带靠近所述第一蒸发源的一侧，所述压电传感器用于检测所述第一膜层的沉积速率。
可选的，所述第二膜层沉积机构包括：至少一组转轮组、第一加热组件和第二蒸发源；每组所述转轮组包括相对设置的第三转轮和第四转轮，所述第三转轮和所述第四转轮用于将所述薄膜基带传输至所述第二蒸发源的蒸发区域；
所述第一加热组件位于所述第三转轮和所述第四转轮之间，且位于所述薄膜基带的一侧；
所述第二蒸发源位于所述薄膜基带的另一侧，所述第二蒸发源用于将第二靶材蒸发至所述薄膜基带。
可选的，所述第二膜层沉积机构包括：两组转轮组；
其中一组转轮组中的第四转轮还用于将所述薄膜基带传输至另一组转轮组中的第三转轮。
可选的，所述第二薄膜沉积机构还包括：滑动组件；
所述滑动组件与至少一个转轮连接，所述滑动组件用于带动连接的转轮沿靠近或远离所述第一加热组件的方向移动。
可选的，各组所述转轮组中的所述第三转轮共轴线，各组所述转轮组中的所述第四转轮共轴线；所述滑动组件包括：第一连接轴、第二连接轴、第一导轨和第二导轨，所述第一导轨的延伸方向和所述第二导轨的延伸方向，均与所述薄膜基带在所述第二薄膜沉积机构中的膜层沉积面存在夹角；
所述第一连接轴的一端与各组所述转轮组中的所述第三转轮固定连接，所述第一连接轴的另一端与所述第一导轨滑动连接；
所述第二连接轴的一端与各组所述转轮组中的所述第四转轮固定连接，所述第二连接轴的另一端与所述第二导轨滑动连接。
可选的，所述第一膜层沉积机构和所述第二膜层沉积机构共用一个蒸发源。
可选的，所述第三膜层沉积机构包括：第五转轮和第六转轮、溅射源和第二加热组件；
所述第五转轮和所述第六转轮相对设置，所述第五转轮和所述第六转轮用于将所述薄膜基带传输至所述溅射源的溅射区域；
所述第二加热组件位于所述第五转轮和所述第六转轮之间，且位于所述薄膜基带的一侧；
所述溅射源位于所述薄膜基带的另一侧，所述溅射源用于将第三靶材溅射至所述薄膜基带。
可选的，所述第二加热组件包括：转筒以及设置在所述转筒内侧的加热条。
可选的，所述溅射源包括：至少两个靶材承载件，以及设置在每个所述靶材承载件内的第三靶材；
各个所述靶材承载件与所述转筒之间的距离均相等。
可选的，每个所述传递件为传递轮。
可选的，所述装置还包括：主动卷绕轮和从动卷绕轮；
所述至少两个膜层沉积机构设置在所述主动卷绕轮和所述从动卷绕轮之间；
所述主动卷绕轮用于带动所述薄膜基带从所述从动卷绕轮依次传输至各个所述膜层沉积机构。
另一方面，提供了一种薄膜制备方法，所述方法应用于上述方面所述的薄膜制备装置，所述方法包括：
将薄膜基带卷绕在每个膜层沉积机构，以及每相邻两个所述膜层沉积机构之间的至少一个传递件上；
通过所述至少一个传递件将所述薄膜基带依次传递至每个所述膜层沉积机构；
在所述薄膜基带传递的过程中，每个所述膜层沉积机构将靶材沉积至所述薄膜基带上，以形成一层膜层，且各个所述膜层沉积机构所沉积的膜层不同。
又一方面，提供了一种薄膜制备系统，所述系统包括：蒸镀腔室，以及设置在所述蒸镀腔室内的如上述方面所述的薄膜制备装置。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明实施例提供了一种薄膜制备装置、方法及系统，该装置包括设置在镀膜腔室内的传递机构和至少两个膜层沉积机构，每相邻两个膜层沉积机构之间设置有至少一个传递件，该至少一个传递件可以在相邻两个膜层沉积机构之间传输薄膜基带，该每个膜层沉积机构可以在薄膜基带上沉积一层膜层。由于可以通过镀膜腔室内的至少两个膜层沉积机构制备功能性薄膜，无需在不同的镀膜腔室内，采用不同的薄膜制备设备来制备功能性薄膜，相较于相关技术，提高了功能性薄膜的制备效率，降低了制备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种薄膜制备装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种薄膜制备装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种第一膜层沉积机构的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种第二膜层沉积机构的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种第二膜层沉积机构的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种第二膜层沉积机构的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的又一种薄膜制备装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种第三膜层沉积机构的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种薄膜制备方法的流程图；
图10是本发明实施例提供的一种薄膜制备系统的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的一种功能性薄膜的衍射图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种薄膜制备装置的结构示意图。如图1所示，该装置可以包括设置在镀膜腔室(图1未示出)内的传递机构100和至少两个膜层沉积机构200，该传递机构100可以包括至少两个传递件110。每相邻两个膜层沉积机构200之间设置有至少一个传递件110，该至少一个传递件110可以在相邻两个膜层沉积机构200之间传输薄膜基带00。该每个膜层沉积机构200可以在薄膜基带00上沉积一层膜层，且各个膜层沉积机构所沉积的膜层不同。
其中，该各个膜层沉积机构200所沉积的膜层不同可以是指膜层的材料和厚度中的至少一种不同。可选的，该薄膜基带00可以为柔性薄膜基带。
示例的，如图1所示，该薄膜制备装置可以包括两个膜层沉积机构200，以及设置在该两个膜层沉积机构200之间的两个传递件110。本发明实施例对于薄膜制备装置中膜层沉积机构200的个数以及每相邻两个膜层沉积机构200之间的传递件110的个数不做限定。
综上所述，本发明实施例提供了一种薄膜制备装置，该装置包括设置在镀膜腔室内的传递机构和至少两个膜层沉积机构，每相邻两个膜层沉积机构之间设置有至少一个传递件，该至少一个传递件可以在相邻两个膜层沉积机构之间传输薄膜基带，该每个膜层沉积机构可以在薄膜基带上沉积一层膜层。由于可以通过镀膜腔室内的至少两个膜层沉积机构制备功能性薄膜，无需在不同的镀膜腔室内，采用不同的薄膜制备设备来制备功能性薄膜，相较于相关技术，提高了功能性薄膜的制备效率，降低了制备成本。
图2是本发明实施例提供的另一种薄膜制备装置的结构示意图。如图2所示，该至少两个膜层沉积机构可以包括第一膜层沉积机构210、第二膜层沉积机构220和第三膜层沉积机构230。
该第一膜层沉积机构210可以采用离子束辅助沉积方式在薄膜基带00上沉积第一膜层。例如，制备该第一膜层的材料可以为氯化钠(NaCl)、氟化钠(NaF)、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)或者氧化钇(Y2O3)等。
该第二膜层沉积机构220可以采用电子束蒸镀方式在薄膜基带00上沉积第二膜层。制备该第二膜层的材料与制备第一膜层的材料可以相同，也可以不同。
该第三膜层沉积机构230可以采用溅射方式在薄膜基带00上沉积第三膜层。例如，制备该第三膜层的材料可以为NaF、MgO、Al2O3、Y2O3、二氧化铈(CeO2)、锰酸镧(LaMnO3)和钇钡铜氧(YBCO)等。
可选的，在本发明实施例中，该三个膜层沉积机构中，任意两个膜层沉积机构之间均可以设置有至少一个传递件110。在薄膜基带上制备功能性薄膜时，可以根据该功能性薄膜中各膜层的类型和沉积顺序，将薄膜基带依次卷绕在用于沉积各膜层的膜层沉积机构，以及各膜层沉积机构之间的传递件上。
示例的，假设待制备的功能性薄膜包括依次层叠的第一膜层、第二膜层和第三膜层。则参考图2，可以先将薄膜基带00卷绕在第一膜层沉积结构210上，再将薄膜基带00卷绕在第一膜层沉积结构210和第二膜层沉积机构220之间的传递件110上，之后将薄膜基带00卷绕在第二膜层沉积机构220上，再将薄膜基带00卷绕在第二膜层沉积结构220和第三膜层沉积机构230之间的传递件110上，最后将薄膜基带00卷绕在第三膜层沉积机构230上。在薄膜制备的过程中，薄膜基带可以在传递件的带动下，依次经过该第一膜层沉积结构210、第二膜层沉积机构220和第三膜层沉积机构230。
需要说明的是，根据制备的功能性薄膜类型的不同，可以改变薄膜基带在第一膜层沉积机构210、第二膜层沉积机构220和第三膜层沉积机构230上的卷绕顺序和所卷绕的膜层沉积机构的个数。例如可以先将薄膜基带卷绕在第二膜层沉积机构220上，或者也可以先将薄膜基带卷绕在第三膜层沉积机构230上。又或者，还可以仅将薄膜基带卷绕在其中两个膜层沉积机构上。本发明实施例对将薄膜基带00卷绕至各个膜层沉积机构的卷绕顺序和所卷绕的膜层沉积机构的个数均不做限定。
图3是本发明实施例提供的一种第一膜层沉积机构的结构示意图。如图3所示，该第一膜层沉积机构210可以包括第一转轮211、第二转轮212、制冷组件213、第一蒸发源214和离子源215。该第一转轮211和该第二转轮212可以相对设置，该第一转轮211和该第二转轮212可以将薄膜基带00传输至第一蒸发源214的蒸发区域。该制冷组件213位于第一转轮211和第二转轮212之间，且位于薄膜基带00的一侧。该第一蒸发源214和离子源215均位于薄膜基带00的另一侧。该第一蒸发源214可以用于蒸发第一靶材，使第一靶材扩散至薄膜基带00的表面。该离子源215可以以一定的入射角向薄膜基带00发射离子束，以使该第一靶材在薄膜基带00上按一定的方向排列，从而辅助该第一靶材的沉积。该第一靶材沉积完成后，即可在薄膜基带00上形成第一膜层。
可选的，该制冷组件213可以包括第一背板以及设置在该第一背板内部的水冷管，该第一背板的板面可以为多边形(例如矩形)或者圆形，本发明实施例对第一背板的形状不做限定。在薄膜基带00经过第一蒸发源214的蒸发区域的过程中，该制冷组件213可以驱散其他组件辐射至薄膜基带00上的热量，从而避免出现薄膜基带00温度过高而影响第一靶材在薄膜基带00沉积的情况，确保第一靶材在薄膜基带00上的有效沉积。
在本发明实施例中，第一蒸发源可以包括电子枪，该电子枪可以发射电子束以将第一靶材加热到其熔化的温度，并将第一靶材蒸发至薄膜基带。示例的，该第一蒸发源中承载的第一靶材可以为NaCl、NaF、MgO、Al2O3或者Y2O3等。
可选的，该第一膜层沉积机构210还可以包括压电传感器(图3未示出)，该压电传感器可以位于薄膜基带00靠近第一蒸发源214的一侧。该压电传感器可以检测第一膜层的沉积速率，并将检测的沉积速率发送至主控制器，以便于主控制器根据压电传感器检测的沉积速率调节电子束的功率，从而实现对第一膜层的沉积速率的调节。
图4是本发明实施例提供的一种第二膜层沉积机构的结构示意图。如图4所示，该第二膜层沉积机构220可以包括至少一组转轮组、第一加热组件221和第二蒸发源222。每组转轮组可以包括相对设置的第三转轮223和第四转轮224(图4示出了一组转轮组)，该第三转轮223和该第四转轮224可以将薄膜基带00传输至第二蒸发源222的蒸发区域。该第一加热组件221位于第三转轮223和第四转轮224之间，且位于薄膜基带00的一侧。
该第二蒸发源222位于薄膜基带00的另一侧，在第三转轮223和该第四转轮224将薄膜基带00传输至第二蒸发源222的蒸发区域的过程中，该第二蒸发源222可以用于蒸发第二靶材，使第二靶材扩散至薄膜基带00的表面。该第二靶材沉积完成后，即可在薄膜基带00上形成第二膜层。
在本发明实施例中，第二蒸发源可以包括电子枪，该电子枪可以发射电子束以将第二靶材加热到其熔化的温度，并将第二靶材蒸发至薄膜基带。示例的，该第二蒸发源中承载的第二靶材可以与第一蒸发源中承载的第一靶材相同，也可以不同。
可选的，该第一加热组件221可以包括第二背板2210和设置在该第二背板2210内部的发热丝2211，该第二背板2210的板面可以为多边形(例如矩形)或者圆形，本发明实施例对第二背板2210的形状不做限定。通过该第一加热组件221可以为薄膜基带00提供适当的温度，以便于第二靶材在薄膜基带00上的有效沉积。
图5是本发明实施例提供的另一种第二膜层沉积机构的结构示意图。如图5所示，该第二膜层沉积机构220可以包括两组转轮组，其中一组转轮组中的第四转轮224a还可以将薄膜基带00传输至另一组转轮组中的第三转轮223b。
参考图5，在第三转轮223a将薄膜基带00传输至第四转轮224a的过程中，薄膜基带00可以经过第二蒸发源222的蒸发区域，且该薄膜基带00在第二膜层沉积机构220中的膜层沉积面位于靠近第二蒸发源222的一侧，以使第二蒸发源222将第二靶材蒸发至薄膜基带00。之后，第四转轮224a可以将薄膜基带00传输至另一组转轮组中的第三转轮223b，在该过程中，该薄膜基带00在第二膜层沉积机构220中的膜层沉积面位于远离第二蒸发源222的一侧。因此，在该过程中薄膜基带上未沉积第二靶材。最后，在第三转轮223b将薄膜基带00传输至另一组转轮组中的第四转轮224b的过程中，薄膜基带00在第二膜层沉积机构220中的膜层沉积面再次位于靠近第二蒸发源222的一侧，以使第二蒸发源222再次将第二靶材蒸发至薄膜基带00。
通过设置两组转轮组，即采用螺旋走带的方式，可以使得薄膜基带00在第二膜层沉积机构220中的膜层沉积面两次经过第二蒸发源222的蒸发区域，因此第二蒸发源222可以对薄膜基带00进行两次沉积，通过该方法可以增加第二膜层的沉积厚度。
在本发明实施例中，还可以设置三组转轮组或者更多组转轮组来进一步增加薄膜基带00在第二膜层沉积机构220中的膜层沉积面经过第二蒸发源222的蒸发区域的次数，进而增加第二膜层沉积机构220在薄膜基带00上沉积的第二膜层的厚度。本发明实施例对该第二膜层沉积机构中设置的转轮组的组数不做限定。
图6是本发明实施例提供的又一种第二膜层沉积机构的结构示意图。如图6所示，该第二薄膜沉积机构220还可以包括滑动组件225，该滑动组件225与至少一个转轮连接，该滑动组件225可以带动连接的转轮沿靠近或远离第一加热组件221的方向移动，从而调节至少一个转轮与第二蒸发源222之间的距离，进而调节薄膜基带00与第二蒸发源222之间的距离，从而实现对第二膜层的沉积速率的调节。
在本发明实施例中，各组转轮组中的第三转轮223可以共轴线，各组转轮组中的第四转轮224可以共轴线。参考图6，该滑动组件225可以包括第一连接轴2250、第二连接轴2251、第一导轨2252和第二导轨2253，该第一导轨2252的延伸方向和该第二导轨2253的延伸方向，均与薄膜基带00在第二薄膜沉积机构220中的膜层沉积面存在夹角。例如，图6所示第一导轨2252的延伸方向和该第二导轨2253的延伸方向，与薄膜基带00在第二薄膜沉积机构220中的膜层沉积面的夹角均为90度。
该第一连接轴2250的一端可以与各组转轮组中的第三转轮223固定连接，该第一连接轴2250的另一端可以与第一导轨2252滑动连接，该第一连接轴2250可以带动各组转轮组中的第三转轮223沿第一导轨2252朝靠近或远离第一加热组件221的方向滑动。该第二连接轴2251的一端可以与各组转轮组中的第四转轮224固定连接，该第二连接轴2251的另一端可以与第二导轨2253滑动连接，该第二连接轴2251可以带动各组转轮组中的的第四转轮224沿第二导轨2253朝靠近或远离第一加热组件221的方向滑动。
参考图6，可以在第一连接轴2250上可以设置第一电机2254，在第二连接轴2251上设置第二电机2255。该第一电机2254可以驱动第一连接轴2250在第一导轨2252上滑动，从而带动各组转轮组中的第三转轮223沿第一导轨2252朝靠近或远离第一加热组件221的方向滑动。第二电机2255可以驱动第二连接轴2251在第二导轨2253上滑动，从而带动各组转轮组中的的第四转轮224沿第二导轨2253朝靠近或远离第一加热组件221的方向滑动。
可选的，该滑动组件225也可以只包括一个连接轴和一个导轨。该连接轴的一端可以与至少一组转轮组中的至少一个转轮固定连接，另一端可以与该导轨滑动连接。例如，该连接轴的一端可以仅与一个转轮连接。
或者，该滑动组件225中包括的连接轴的个数，以及导轨的个数可以均与该第二膜层沉积机构包括的转轮的个数相等。其中，每个连接轴对应一个导轨和一个转轮，每个连接轴的一端与一个转轮固定连接，另一端与一个导轨滑动连接。通过将每个转轮与对应的一个连接轴连接，可以实现对每个转轮的位置的独立控制，有效提高了对薄膜基带与第二蒸发源之间距离控制的灵活性。
在本发明实施例中，若制备第一膜层的材料和制备第二膜层的材料相同，则该第一膜层沉积机构210和第二膜层沉积机构220可以共用一个蒸发源。此时，该第二膜层沉积机构220沉积的第二膜层可以为该第一膜层的外延膜层。
图7是本发明实施例提供的又一种薄膜制备装置的结构示意图。如图2和
图7所示，第一膜层沉积机构210和第二膜层沉积机构220可以共用第一蒸发源214，则制冷组件213在薄膜基带00在第一膜层沉积机构210中的膜层沉积面上的正投影，与第一加热组件221在薄膜基带00在第一膜层沉积机构210中的膜层沉积面上的正投影不重叠，以避免对该蒸发源214蒸发的靶材造成遮挡。并且，如图7所示，该制冷组件213与该第一蒸发源214之间距离，可以大于第一加热组件221与第一蒸发源214之间的距离，即该制冷组件213可以位于该第一加热组件221的上方。
图8是本发明实施例提供的一种第三膜层沉积机构的结构示意图。如图8所示，该第三膜层沉积机构230可以包括第五转轮231和第六转轮232、溅射源233和第二加热组件234。该第五转轮231和该第六转轮232可以相对设置，该第五转轮231和该第六转轮232可以将薄膜基带00传输至溅射源233的溅射区域。该第二加热组件234位于第五转轮231和第六转轮232之间，且位于薄膜基带00的一侧。该溅射源233位于薄膜基带00的另一侧，该溅射源233可以将第三靶材溅射至薄膜基带00，以在薄膜基带00上沉积第三膜层。
该第二加热组件234可以为薄膜基带00提供适当的温度，以便于第三靶材在薄膜基带00上的有效沉积。
参考图8，该第二加热组件234可以包括转筒2340以及设置在该转筒2340内侧的加热条2341。可选的，该第二加热组件234还可以为背板，该背板的板面可以为多边形(例如矩形)或圆形。
参考图8，该溅射源233可以包括至少两个靶材承载件2330，以及设置在每个靶材承载件2330内的第三靶材(图8中未示出)，各个靶材承载件2330与转筒2340之间的距离均相等。在本发明实施例中，可以通过调节溅射源233的溅射功率来控制第三膜层的沉积速率，并通过调节第三靶材的个数来控制第三膜层的沉积厚度。示例的，该第三靶材可以为NaF、MgO、Al2O3、Y2O3、CeO2、LaMnO3和YBCO等。
可选的，在本发明实施例中，每个传递件110可以为传递轮。该传递轮可以为筒状结构，且该传递轮的长度可以大于或等于薄膜基带的宽度。
参考图7，该装置还可以包括主动卷绕轮300和从动卷绕轮400，至少两个膜层沉积机构设置在主动卷绕轮300和从动卷绕轮400之间，该主动卷绕轮300可以与驱动电机(图7中未示出)电连接，该驱动电机可以驱动该主动卷绕轮300带动薄膜基带00从从动卷绕轮400依次传输至各个膜层沉积机构，以使该各个膜层沉积机构在薄膜基带00上沉积一层膜层。
该主动卷绕轮300和从动卷绕轮400可以均为筒状结构，且每个卷绕轮的长度可以大于或等于薄膜基带的宽度。参考图7可以看出，主动卷绕轮300和从动卷绕轮400的直径可以相等，各个传递轮的直径可以相等，并且，每个卷绕轮的直径可以大于传递轮的直径。
参考图7还可以看出，该薄膜制备装置中设置有4个传递轮110，其中，第一膜层沉积机构和第二膜层沉积机构之间设置有两个传递轮110，第二膜层沉积机构和第三膜层沉积机构之间设置有两个传递轮110。
需要说明的是，在本发明实施例中，各个传递件，以及各个膜层沉积机构中的各组件均可以固定在该镀膜腔室内。例如，可以通过支撑轴或者支撑架固定在该镀膜腔室内。
综上所述，本发明实施例提供了一种薄膜制备装置，该装置包括设置在镀膜腔室内的传递机构和至少两个膜层沉积机构，每相邻两个膜层沉积机构之间设置有至少一个传递件，该至少一个传递件可以在相邻两个膜层沉积机构之间传输薄膜基带，该每个膜层沉积机构可以在薄膜基带上沉积一层膜层。由于可以通过镀膜腔室内的至少两个膜层沉积机构制备功能性薄膜，无需在不同的镀膜腔室内，采用不同的薄膜制备设备来制备功能性薄膜，相较于相关技术，提高了功能性薄膜的制备效率，降低了制备成本。
图9是本发明实施例提供的一种薄膜制备方法的流程图，该方法可以应用于图1、图2或7所示的薄膜制备装置中。如图9所示，该方法可以包括：
步骤901、将薄膜基带卷绕在每个膜层沉积机构，以及每相邻两个膜层沉积机构之间的至少一个传递件上。
参考图7，可以将薄膜基带00依次卷绕在第一膜层沉积机构、第二膜层沉积机构和第三膜层沉积机构，以及每相邻两个膜层沉积机构之间的两个传递轮上。
步骤902、通过至少一个传递件将薄膜基带依次传递至每个膜层沉积机构。
示例的，主动卷绕轮300转动时，可以带动薄膜基带00移动，该至少一个传递件110进而可以将薄膜基带00依次传递至第一膜层传递机构至第三膜层沉积机构。
步骤903、在薄膜基带传递的过程中，每个膜层沉积机构将靶材沉积至薄膜基带上，以形成一层膜层，且各个膜层沉积机构所沉积的膜层不同。
其中，该各个膜层沉积机构所沉积的膜层不同可以是指膜层的材料和厚度中的至少一种不同。
示例的，参考图7，在薄膜基带00传递的过程中，第一膜层沉积机构可以将第一靶材蒸发至薄膜基带00，从而在薄膜基带00上形成第一膜层。第二膜层沉积机构可以将第二靶材蒸发至薄膜基带00，从而在薄膜基带00上形成第二膜层。第三膜层沉积机构可以将第三靶材蒸发至薄膜基带00，从而在薄膜基带00上形成第三膜层。
综上所述，本发明实施例提供了一种薄膜制备方法，通过将薄膜基带卷绕在每个膜层沉积机构，以及每相邻两个膜层沉积机构之间的至少一个传递件上，并通过至少一个传递件将薄膜基带依次传递至每个膜层沉积机构，在薄膜基带传递的过程中，每个膜层沉积机构将靶材沉积至薄膜基带上，以形成一层膜层。由于可以通过镀膜腔室内的至少两个膜层沉积机构制备一次性功能性薄膜，无需在不同的镀膜腔室内，采用不同的薄膜制备设备来制备功能性薄膜，相较于相关技术，提高了功能性薄膜的制备效率，降低了制备成本。
图10是本发明实施例提供的一种薄膜制备系统的结构示意图。如图10所示，该系统可以包括蒸镀腔室01，以及设置在该蒸镀腔室01内的如图7所示的薄膜制备装置。该蒸镀腔室01为真空镀膜腔室。
下面对采用该薄膜制备系统制备功能性薄膜的方法进行介绍，该制备方法以在20米(m)长的薄膜基带00上，采用第一膜层沉积机构210沉积MgO膜层、采用第二膜层沉积机构220沉积MgO膜层以及采用第三膜层沉积机构230沉积锰酸锂(LMO)膜层为例进行说明。
参考图10，首先，在薄膜基带00的两端分别连接5m长的牵引带，将薄膜基带00一端的牵引带卷绕在从动卷绕轮400上，将薄膜基带00另一端的牵引带00依次卷绕经过至各膜层沉积机构、每相邻两个膜层沉积机构之间的至少一个传递件110并卷绕在主动卷绕轮300上，以将薄膜基带卷绕在00、各膜层沉积机构以及每相邻两个膜层沉积机构之间的至少一个传递件110上。为了确保制备的功能性薄膜能够良好的附着在薄膜基带00上，该薄膜基带00的表面平整度在5微米(μm)×5μm范围内的均方根(root meam square，RMS)值小于2纳米(nm)。
之后，对蒸镀腔室01抽真空，使得蒸镀腔室01中的真空度小于10-3帕(Pa)，并通入氩(Ar)气使蒸镀腔室01内的真空度达到2×10-2Pa，再通入氧气使蒸镀腔室01内的真空度达到3.5×10-2Pa。然后依次开启离子源215、第一蒸发源214、溅射源233和驱动电机(图7中未示出)的电源，并调节第一膜层沉积机构210中离子源发射离子束的功率，使离子源215发射的离子束流为150毫安(mA)，并调节第一蒸发源中电子枪发射电子束的功率使第一膜层的沉积速率为0.27纳米/秒(nm/s)。调节第二膜层沉积机构220中第二蒸发源中的电子枪发射电子束的功率，使第二膜层的沉积速率为0.7nm/s，并将第一加热组件213的温度调整为500摄氏度(℃)。调节第三膜层沉积机构230中溅射源的溅射功率，使第三膜层沉积速率为1.5nm/s，并将第二加热组件234的温度调整为650℃。
之后，调节驱动电机的转速，使薄膜基带00以400毫米/分(mm/min)的速度匀速通过第一膜层沉积机构210、第二膜层沉积机构220和第三膜层沉积机构230，从而完成三层膜层的连续制备。薄膜制备完成后，关闭薄膜制备系统的电源，在薄膜制备装置冷却后打开蒸镀腔室01并取出薄膜基带00，最后采用X射线衍射的方法对制备的功能性薄膜进行测试。
图11是本发明实施例提供的一种功能性薄膜的衍射图。其中，横坐标表示的X射线的衍射角，纵坐标表示的是X射线的光强度。如图11所示，采用本发明实施例提供的薄膜制备装置制备的功能性薄膜中的MgO膜层和LMO膜层均具有衍射峰，表明制备的功能性薄膜中的MgO膜层和LMO膜层均具备取向性，即该制备的功能性薄膜符合要求。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种薄膜制备装置，其特征在于，所述装置包括：设置在镀膜腔室内的传递机构和至少两个膜层沉积机构；所述传递机构包括至少两个传递件；
每相邻两个所述膜层沉积机构之间设置有至少一个传递件，所述至少一个传递件用于在相邻两个所述膜层沉积机构之间传输薄膜基带；
每个所述膜层沉积机构用于在所述薄膜基带上沉积一层膜层，且各个所述膜层沉积机构所沉积的膜层不同。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个膜层沉积机构包括：第一膜层沉积机构、第二膜层沉积机构和第三膜层沉积机构；
所述第一膜层沉积机构用于采用离子束辅助沉积方式在所述薄膜基带上沉积第一膜层；
所述第二膜层沉积机构用于采用电子束蒸镀方式在所述薄膜基带上沉积第二膜层；
所述第三膜层沉积机构用于采用溅射方式在所述薄膜基带上沉积第三膜层。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一膜层沉积机构包括：第一转轮、第二转轮、制冷组件、第一蒸发源和离子源；
所述第一转轮和所述第二转轮相对设置，所述第一转轮和所述第二转轮用于将所述薄膜基带传输至所述第一蒸发源的蒸发区域；
所述制冷组件位于所述第一转轮和所述第二转轮之间，且位于所述薄膜基带的一侧；
所述第一蒸发源和所述离子源均位于所述薄膜基带的另一侧，所述第一蒸发源用于将第一靶材蒸发至所述薄膜基带，所述离子源用于向所述薄膜基带发射离子束。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一膜层沉积机构还包括：压电传感器，所述压电传感器位于所述薄膜基带靠近所述第一蒸发源的一侧，所述压电传感器用于检测所述第一膜层的沉积速率。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二膜层沉积机构包括：至少一组转轮组、第一加热组件和第二蒸发源；每组所述转轮组包括相对设置的第三转轮和第四转轮，所述第三转轮和所述第四转轮用于将所述薄膜基带传输至所述第二蒸发源的蒸发区域；
所述第一加热组件位于所述第三转轮和所述第四转轮之间，且位于所述薄膜基带的一侧；
所述第二蒸发源位于所述薄膜基带的另一侧，所述第二蒸发源用于将第二靶材蒸发至所述薄膜基带。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二膜层沉积机构包括：两组转轮组；
其中一组转轮组中的第四转轮还用于将所述薄膜基带传输至另一组转轮组中的第三转轮。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二薄膜沉积机构还包括：滑动组件；
所述滑动组件与至少一个转轮连接，所述滑动组件用于带动连接的转轮沿靠近或远离所述第一加热组件的方向移动。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，各组所述转轮组中的所述第三转轮共轴线，各组所述转轮组中的所述第四转轮共轴线；所述滑动组件包括：第一连接轴、第二连接轴、第一导轨和第二导轨，所述第一导轨的延伸方向和所述第二导轨的延伸方向，均与所述薄膜基带在所述第二薄膜沉积机构中的膜层沉积面存在夹角；
所述第一连接轴的一端与各组所述转轮组中的所述第三转轮固定连接，所述第一连接轴的另一端与所述第一导轨滑动连接；
所述第二连接轴的一端与各组所述转轮组中的所述第四转轮固定连接，所述第二连接轴的另一端与所述第二导轨滑动连接。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一膜层沉积机构和所述第二膜层沉积机构共用一个蒸发源。
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第三膜层沉积机构包括：第五转轮和第六转轮、溅射源和第二加热组件；
所述第五转轮和所述第六转轮相对设置，所述第五转轮和所述第六转轮用于将所述薄膜基带传输至所述溅射源的溅射区域；
所述第二加热组件位于所述第五转轮和所述第六转轮之间，且位于所述薄膜基带的一侧；
所述溅射源位于所述薄膜基带的另一侧，所述溅射源用于将第三靶材溅射至所述薄膜基带。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二加热组件包括：转筒以及设置在所述转筒内侧的加热条。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，
所述溅射源包括：至少两个靶材承载件，以及设置在每个所述靶材承载件内的第三靶材；
各个所述靶材承载件与所述转筒之间的距离均相等。
13.根据权利要求1至12任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：主动卷绕轮和从动卷绕轮；
所述至少两个膜层沉积机构设置在所述主动卷绕轮和所述从动卷绕轮之间；
所述主动卷绕轮用于带动所述薄膜基带从所述从动卷绕轮依次传输至各个所述膜层沉积机构。
14.一种薄膜制备方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至13任一所述的薄膜制备装置，所述方法包括：
将薄膜基带卷绕在每个膜层沉积机构，以及每相邻两个所述膜层沉积机构之间的至少一个传递件上；
通过所述至少一个传递件将所述薄膜基带依次传递至每个所述膜层沉积机构；
在所述薄膜基带传递的过程中，每个所述膜层沉积机构将靶材沉积至所述薄膜基带上，以形成一层膜层，且各个所述膜层沉积机构所沉积的膜层不同。
15.一种薄膜制备系统，其特征在于，所述系统包括：蒸镀腔室，以及设置在所述蒸镀腔室内的如权利要求1至13任一所述的薄膜制备装置。
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