CN204369977U - 一种磁控溅射真空电子束蒸镀系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于真空镀膜设备领域，具体公开了一种磁控溅射真空电子束蒸镀系统，包括蒸发室和位于其上方的蒸镀室，蒸发室底部设置磁控溅射系统的负极，磁控溅射系统的负极周围设置金属蒸发源、有机蒸发源和电子束发射枪；蒸发室上开口正上方设置可旋转大挡板；大挡板左侧设置匀胶成膜系统，大挡板上方设置可旋转小挡板，小挡板上方设置磁控溅射系统的正极，小挡板与大挡板设置样品转盘，磁控溅射系统的正极上设置温度调控系统；蒸镀室顶部设置质谱检测仪。本实用新型将磁控溅射、电子束蒸镀、匀胶旋涂和物理气相沉积的成膜方式的一体化，使整个蒸镀设备的结构紧凑、简单、便于操作；实现对样品蒸镀过程中蒸镀材料成份或结构的在线分析检测。

Description

一种磁控溅射真空电子束蒸镀系统

技术领域

本实用新型属于镀膜领域，涉及镀膜机，特别涉及一种磁控溅射真空电子束蒸镀系统。

背景技术

目前，公知的真空蒸镀系统样品台只能完成有机源和金属源的蒸发成膜。虽然磁控溅射系统、电子束蒸镀系统和匀胶成膜系统也可以通过过渡舱连接到蒸镀室，但这类设备无法将磁控溅射系统和电子束蒸镀系统置于蒸镀室内部且机械制造复杂。从而导致研究人员需要需要花费更长的实验时间以获得实验环境并进行相对较复杂的操作步骤，造成生产滞后和科研效率降低的后果。

发明内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中真空蒸镀系统样品台只能完成有机源和金属源的蒸镀成膜，无法将磁控溅射系统与电子束蒸镀系统置于一体化完成样品的镀膜，产品的效率低的缺陷，从而提供一种磁控溅射真空电子束蒸镀系统，可实现磁控溅射、电子束沉积和物理气相沉积的成膜的一体化，满足有机样本或金属样品的一次性制备的真空蒸镀系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种磁控溅射真空电子束蒸镀系统，包括蒸发室1和位于其上方的蒸镀室2，蒸发室底部设置磁控溅射系统的负极3，磁控溅射系统的负极周围设置金属蒸发源4、有机蒸发源5和电子束发射枪6；所述磁控溅射系统的负极上设置蒸镀材料放置架7；所述蒸发室上开口升入到蒸镀室底部，所述蒸发室上开口正上方设置可旋转大挡板8；所述大挡板上方设置可旋转小挡板9，所述可旋转小挡板上方设置磁控溅射系统的正极10，小挡板与大挡板设置样品转盘11，样品转盘上设置多个样品台，小挡板与样品台位置相对应，所述的磁控溅射系统的正极上设置温度调控系统12。

对本发明的进一步改进，蒸镀室大挡板左侧设置匀胶成膜系统14，可实现将磁控溅射、匀胶旋涂、电子束蒸镀和物理气相沉积的成膜方式于一体，实现在相同气氛下，蒸镀的多元话功能。

对本发明的进一步改进，样品转盘至少为两个，样品转盘通过蒸镀室顶部螺杆的旋转带动旋转，样品转盘与固定在蒸镀室顶部的螺杆下方的支撑架连接，样品转盘上设置至少4个样品台，每个支撑架至少连接1个样品转盘。支撑架优选为L型支撑架，其固定或活动连接在螺杆下方，L行支撑架的个数优选四个，四个支撑架分别连接四个样品转盘，样品转盘上设置多个样品台；当然螺杆下方的支撑架还可为十字交叉型；样品转盘在螺杆旋转的带动下也可在水平方向任意角度旋转，通过螺杆顶部的旋转钮可调节螺杆的高度。

对本发明的进一步改进，可旋转大挡板、样品转盘、目标材料放置架均在同一轴线上，便于设备结构的安装和样品的蒸镀。

对本发明的进一步改进，可旋转大挡板和小挡板分别通过螺杆15与蒸镀室顶部设置的控制旋钮16连接，通过调节控制旋钮，来调节大挡板、小挡板升降，得到合适高度，小挡板与样品台的位置相对应，小挡板可挡在样品台的上方或样品台的下方，小挡板优选与样品台相同的尺寸。

上述的温度调控系统包括依次位于磁控溅射系统的正极上方的温度调节器121、加热装置122，以及温度调节器外接于蒸镀室外的水冷控制装置123，便于蒸镀过程中对蒸镀室温度环境的控制。

 对本发明的进一步改进，蒸镀室正前方开设样品观察窗17，便于观测蒸镀过程中样品蒸镀的状况，蒸镀室右侧壁开设气氛连通窗18，蒸镀室右侧一体成型的样品过渡舱19，过渡舱上设置压力控制系统20，过渡舱外接于气氛装置21，便于控制蒸镀室与过渡舱中的压力、真空度，通过气氛装置，可向过渡舱和蒸镀室填充保护气体，满足不同样品需要的真空度和气氛条件；蒸镀室左侧开设样品更换室22。

对本发明的进一步改进，蒸发室为圆柱形，磁控溅射负极固定于圆柱形底部的圆心，目标材料放置架位于负极正上方且大小相同；蒸发室内的有机蒸发源和金属蒸发源可分别设置多组，根据具体使用情况设置相应的数量。

本发明进一步解决的技术问题在于克服现有技术蒸镀仪在蒸镀过程中无法对样品蒸镀材料在线监测，尤其是对样品每层蒸镀不同材料的在线监测，以及不同材料蒸镀过程中发生反应后的产物的成份或结构进行监测。为此本发明的在蒸镀室上方设置质谱监测仪，质谱检测仪的探头可伸缩到每个样品台上，外接于蒸镀室外的在线控制分析系统。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1. 本发明将磁控溅射负极、电子束发射枪设置在蒸发室内，磁控溅射正极设置在蒸镀室内，并将匀胶旋涂系统也设置在蒸镀室内，实现磁控溅射、、电子束蒸镀、匀胶旋涂和物理气相沉积的成膜方式的一体化，操作集中化，使整个蒸镀设备的结构紧凑、简单、便于操作。

2. 本发明通过在蒸镀室顶部设置质谱仪，实现对样品蒸镀过程中蒸镀材料及其反应后产物成分或结构的在线监测，及时分析样品蒸镀的情况，便于后续的分析和提高样品蒸镀的效率与质量。

3. 在转盘上设置多个样品台，在相同气氛下，一次性可蒸镀多个样品，使样品的稳定性更好，样品的制备效率更高；样品转盘通过蒸镀室顶部控制旋钮进行旋转，调节其高度，便于操作。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的蒸镀室观察窗结构示意图；

图3是本实用新型的样品更换窗结构示意图。

图中，1-蒸发室，2-蒸镀室，3-磁控溅射系统的负极，4-金属蒸发源、5-有机蒸发源，6-电子束发射枪，7-蒸镀材料放置架，8-可旋转大挡板，9-可旋转小挡板，10-磁控溅射系统的正极，11-样品转盘，12-温度调控系统，13-质谱检测仪，14-匀胶成膜系统，15-螺杆，16-控制旋钮，121-温度调节器，122-加热装置，123-水冷控制装置，17-样品观察窗，18-气氛连通窗，19-样品过渡舱，20-压力控制系统，21-气氛装置，22-样品更换室。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型附图，对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种磁控溅射真空电子束蒸镀系统，包括蒸发室1和位于其上方的蒸镀室2，蒸发室底部设置磁控溅射系统的负极3，磁控溅射系统的负极周围设置金属蒸发源4、有机蒸发源5和电子束发射枪6；所述磁控溅射系统的负极上设置蒸镀材料放置架7；所述蒸发室上开口升入到蒸镀室底部，所述蒸发室上开口正上方设置可旋转大挡板8；所述大挡板上方设置可旋转小挡板9，所述可旋转小挡板上方设置磁控溅射系统的正极10，小挡板与大挡板设置样品转盘11，样品转盘上设置多个样品台，小挡板与样品台位置相对应，所述的磁控溅射系统的正极上设置温度调控系统12。

在蒸发室内设置电子束发射枪，主要是利用电子束的加速电子轰击镀膜材料，电子的动能转换成热能使镀膜材料加热蒸发，促进蒸镀材料的蒸发，便于进行后续的蒸镀过程，

样品转盘至少为两个，样品转盘通过蒸镀室顶部螺杆的旋转带动旋转，样品转盘与固定在蒸镀室顶部的螺杆下方的支撑架连接，样品转盘上设置至少4个样品台，每个支撑架至少连接1个样品转盘。支撑架优选为L型支撑架，其固定或活动连接在螺杆下方，L行支撑架的个数优选四个，四个支撑架分别连接四个样品转盘，样品转盘上设置多个样品台；当然螺杆下方的支撑架还可为十字交叉型；样品台可以为圆形、方形、长方形等各种形状，根据具体蒸镀样品的形状而定。

样品转盘在螺杆旋转的带动下也可在水平方向任意角度旋转，通过螺杆顶部的旋转钮也可调节螺杆的高度，便于蒸镀完一个转盘上的样品后，及时进行下一个转盘上样品的蒸镀，提高蒸镀的效率，实现多个样品一次性蒸镀完成，避免多次取换样品，打开蒸镀室，破坏里面的气氛条件，进行再次的抽真空或输送保护气体，达到理想的气氛条件，提高整个样品的生产效率和延长蒸镀设备的使用寿命。

蒸镀室大挡板左侧设置匀胶成膜系统14，可实现将磁控溅射、匀胶旋涂、电子束蒸镀和物理气相沉积的成膜方式于一体，实现在相同气氛下，蒸镀的多元话功能。

上述的温度调控系统包括依次位于磁控溅射系统的正极上方的温度调节器121、加热装置122，以及温度调节器外接于蒸镀室外的水冷控制装置123，便于蒸镀过程中对蒸镀室温度环境的控制。

进一步改进，可旋转大挡板和小挡板分别通过螺杆15与蒸镀室顶部设置的控制旋钮16连接，通过调节控制旋钮，来调节大挡板、小挡板升降，得到合适高度。小挡板与样品转盘上的样品台位置一一对应，小挡板可设置在样品台的上面或下面，也可以在每个样品下单独设置小挡板，小挡板优选与样品台相同的尺寸，样品台可以是直接在转盘生的开孔设计。当旋转挡板控制旋钮时，相应的挡板随之转动并控制上行气体能否蒸发到样品上，灵活控制挡板的开关，可实现不同样品厚度的蒸镀。

进一步改进，可旋转大挡板、样品转盘、目标材料放置架均在同一轴线上，便于设备结构的安装和样品的蒸镀。

蒸镀室正前方开设样品观察窗17，便于观测蒸镀过程中样品蒸镀的状况，蒸镀室右侧壁开设气氛连通窗18，蒸镀室右侧一体成型的样品过渡舱19，过渡舱上设置压力控制系统20，过渡舱外接于气氛装置21，便于控制蒸镀室与过渡舱中的压力、真空度，通过气氛装置，可向过渡舱和蒸镀室填充保护气体，满足不同样品需要的真空度和气氛条件；蒸镀室左侧开设样品更换室22。蒸镀过程中，当样品蒸镀完成后，打开气氛连通窗，此时过渡舱和蒸镀室的气氛互相连通，然后将样品从连通窗移到过渡舱内部，关闭气氛连通窗，并把样品进一步移往手套箱完成后续表征操作。

蒸发室为圆柱形，磁控溅射负极固定于圆柱形底部的圆心，目标材料放置架位于负极正上方且大小相同；蒸发室内的有机蒸发源和金属蒸发源可分别设置多组，根据具体使用情况设置相应的数量。

本发明进一步解决的技术问题在于克服现有技术蒸镀仪在蒸镀过程中无法对样品蒸镀材料在线监测，尤其是对样品每层蒸镀不同材料的在线监测，以及不同材料蒸镀过程中发生反应后的产物的成份或结构进行监测。为此本发明的在蒸镀室上方设置质谱监测仪，质谱检测仪的探头可伸缩到每个样品台上，外接于蒸镀室外的在线控制分析系统。蒸镀样品过程中，根据需求，先设置控制系统的参数，开始蒸镀时分析系统界面上记录不同蒸镀时间节点上不同蒸镀层的蒸镀材料或各蒸镀层的材料发生反应后产物的结构或成份的变化，便于后续对蒸镀的样品进行分析，对样品的蒸镀方案进行适应的调整，以达到最优的状态，提高蒸镀产品的质量与效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种磁控溅射真空电子束蒸镀系统，包括蒸发室（1）和位于其上方的蒸镀室（2），其特征在于：蒸发室底部设置磁控溅射系统的负极（3），磁控溅射系统的负极周围设置金属蒸发源（4）、有机蒸发源（5）和电子束发射枪（6）；所述磁控溅射系统的负极上设置蒸镀材料放置架（7）；所述蒸发室上开口升入到蒸镀室底部，所述蒸发室上开口正上方设置可旋转大挡板（8）；所述大挡板上方设置可旋转小挡板（9），所述可旋转小挡板上方设置磁控溅射系统的正极（10），小挡板与大挡板设置样品转盘（11），样品转盘上设置多个样品台，小挡板与样品台位置相对应，所述的磁控溅射系统的正极上设置温度调控系统（12）。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：蒸镀室的顶部设置质谱检测仪（13），质谱检测仪的探头可伸缩到每个样品台上，外接于蒸镀室外的在线控制分析系统。

3.根据权利要求1所述的磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：蒸镀室大挡板左侧设置匀胶成膜系统（14）。

4.根据权利要求1所述的磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：所述的样品转盘与固定在蒸镀室顶部的螺杆下方的支撑架连接，所述的支撑架为L型或十字交叉型支撑架。

5.根据权利要求4所述的磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：所述的样品转盘上设置至少4个样品台；每个支撑架至少连接1个样品转盘。

6.根据权利要求1所述的磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：所述的小挡板位于样品台的上方或下方或样品下方。

7.根据权利要求1所述的磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：所述的可旋转大挡板和小挡板均分别通过螺杆（15）与蒸镀室顶部设置的控制旋钮（16）连接。

8.根据权利要求1所述的磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：所述的温度调控系统包括依次位于磁控溅射系统的正极上方的温度调节器（121）、加热装置（122），以及温度调节器外接于蒸镀室外的水冷控制装置（123）。

9.根据权利要求1所述的磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：所述可旋转大挡板、样品转盘、目标材料放置架均在同一轴线上。

10.根据权利要求1至9任意一项所述磁控溅射真空电子束蒸镀系统，其特征在于：蒸镀室正前方开设样品观察窗（17），蒸镀室右侧壁开设气氛连通窗（18），蒸镀室右侧一体成型的样品过渡舱（19），过渡舱上设置压力控制系统（20），过渡舱外接于气氛装置（21）;蒸镀室左侧开设样品更换室（22）。