CN207727149U - 夹具及等离子体沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气相沉积技术领域，公开了一种夹具以及设置有该夹具的等离子体沉积设备。夹具包括：承接件，承接件为多个且隔开地设置；支撑板，支撑板为多个且承接件位于支撑板之间；在承接件上设置有限位件，样品沿竖直方向被限位件固定在两个承接件之间。本实用新型使样品垂直于电极板放置在夹具上，能够改善样品表面等离子体气相沉积的均匀性并提高沉积效率。

Description

夹具及等离子体沉积设备

技术领域

本实用新型涉及气相沉积技术领域，特别涉及一种夹具以及应用了该夹具的等离子体沉积设备。

背景技术

等离子气相沉积技术是一种用等离子体激活反应气体,促进在基体表面或近表面空间生成固态膜的技术。

通常将作为材料的气态原子、分子或离子等形成等离子体，在真空条件下，利用高频或直流电场作用，以低温等离子体作为能量源，通入适量的气体，利用等离子体放电，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。

现有技术已提供一种真空等离子体沉积设备，由射频电源、电极板、腔室等组成。其中各个电极板等间距排布，在两个电极板之间放置夹具，样品平行于电极板放置在夹具上，样品之间留有间隔。

由于样品水平置于夹具上，因此当气流从样品与样品之间的间隔流过时，受到的阻力较大，导致样品两侧的气压大小往往存在差距。最终使得样品的两个面的沉积速率不一样，影响沉积结果，会出现沉积不均匀、表面粗糙等问题。同时，样品水平放置，所占空间较大，一次沉积的样品数量有限，影响生产效率。

并且在现有技术中，夹具通常不可调节，对于不同尺寸的样品需要适配不同的夹具，大幅增加了生产成本，因此需要做出改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种夹具以及应用了该种夹具的等离子体沉积设备。本实用新型能够改善样品表面等离子体气相沉积的均匀性并提高沉积效率。

具体来说，本实用新型提供了一种夹具，用于保持并固定样品，包括：承接件，承接件为多个且隔开地设置；支撑板，支撑板为多个且承接件位于支撑板之间；

在承接件上设置有限位件，样品沿竖直方向被限位件固定在两个承接件之间。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的夹具，利用限位件和承接件固定样品，能够让样品垂直于电极板地设置在夹具上，改善气流的分布情况，并使气压平衡，减小同一样品两侧的气压差距，大幅提高样品两侧气相沉积的均匀性。并且，由于样品采用竖直的方式设置在夹具上，因此在不改变夹具尺寸的情况下，能够安置数量更多的样品。

本实用新型还提供了一种等离子体沉积设备，包括腔体和设置在腔体内的上述夹具。

与现有技术相比，本实用新型提供的真空等离子体沉积设备能够适应不同尺寸样品的气相沉积，并缩小每个样品两侧的沉积差距，提高样品的沉积品质。并且，能够在一次沉积过程中完成对更多样品的沉积，大幅提高生产效率。

作为优选，在限位件上沿长度方向设置有供样品插入的凹槽，并且凹槽的宽度大于样品的厚度。

由于样品垂直电极板地设置在夹具上，因此与夹具的接触面积较小。在限位件上设置凹槽可以对样品起到良好的支撑效果。同时，凹槽具有一定的定位效果，使不同样品基本平行设置在两个限位件之间，降低不同样品的沉积差距。并且凹槽宽度略大于样品的厚度，使得样品装卸过程更加容易。

进一步地，作为优选，限位件为多个且互相平行地设置在承接件上。

将限位件相互平行地设置在承接件上，可以使得不同限位件之间的样品也能够相互平行放置。进而缩小不同样品之间沉积品质的差距，使得每个样品的沉积膜厚度处于一定范围内。

进一步地，作为优选，限位件设置成能够相对于支撑板移动。

因此，使得限位件可以沿着支撑板的高度向进行调节，适应在沉积过程中沉积样品的尺寸，提高气相沉积的效率。

进一步地，作为优选，还包括高度调节件，能够调节限位件的高度。

增加高度调节件后，提高了夹具的适用范围，能够对于不同长度的样品进行固定。通过调节高度调节件，可以确保限位件之间的样品能够相对稳固地设置在承接件上。

另外，作为优选，高度调节件包括设置在支撑板上的导轨和设置在导轨上的止动件以及设置在限位件上的滑块；

导轨沿支撑板的高度方向设置，并且导轨可拆卸地安装支撑板上。

通过导轨、滑块及止动件三者的配合，可以实现限位件在高度方向上的连续变化，以满足不同高度样品的固定需求。并且采用导轨和滑块配合的方式进行调节成本较低，有利于批量生产。

进一步地，作为优选，夹具还包括宽度调节件，能够调节承接件之间的距离。

通过宽度调节件，能够对相邻两个限位件之间的宽度进行调节，使得夹具能够更多不同宽度的样品，提高夹具的适用范围。

进一步地，作为优选，宽度调节件包括：设置在支撑板上的开口，导轨能够在开口中运动。

开口的位置均设置在同一高度上，导轨沿开口运动，进而带动限位件移动，并通过固定件进行固定，实现对夹具的调整，使夹具能够针对不同尺寸的样品进行固定。

另外，作为优选，在支撑板上和承接件上还阵列设置有通气孔。

在支撑板和承接件上阵列设置一定数量的通气孔，气体能够从通气孔一侧流至另一侧，进而使得腔体内气体均匀分布，保证气相沉积的均匀性。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方式夹具的立体示意图；

图2是本实用新型第一实施方式和第五实施方式设有通气孔、高度调节件和宽度调节件的夹具的立体示意图；

图3是本实用新型第二实施方式设有凹槽的限位件的正视示意图；

图4是本实用新型第二实施方式带有采用带有凹槽的限位件的夹具的立体示意图；

图5是本实用新型第三实施方式高度调节件的正视示意图；

图6是本实用新型第三实施方式和第四实施方式的高度调节件与宽度调节件的侧视示意图；

图7是本实用新型第四实施方式宽度调节件的正视示意图；

图8是本实用新型第六实施方式等离子体沉积设备腔体的正视示意图。

附图标记说明：

1-夹具；2-承接件；3-支撑板；4-限位件；41-凹槽；5-高度调节件；51-导轨；52-止动件；53-滑块；6-宽度调节件；61-开口；7-通气孔；8-腔体。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了夹具1的结构等。

实施方式一

本实用新型的第一实施方式提供了一种夹具1，结合图1、图2所示，

用于保持并固定样品，包括：承接件2，承接件2为多个且隔开地设置；支撑板3，支撑板3为多个且承接件2位于支撑板3之间；

在承接件2上设置有限位件4，样品沿竖直方向被限位件4固定在两个承接件2之间。

承接件2作为底部连接两个支撑板3，对样品起到向上支撑的作用。限位件4通过两侧的支撑板3进行安装。其中，承接件2可拆卸地连接于两侧的支撑板3。沉积时，样品可以沿垂直承接件2的方向固定在相邻两个限位件4之间。通常情况下，为了实现批量生产，会将多个承接件2相互平行地设置在支撑板3之间。

由于样品竖直放置在承接件2上，相较于样品水平放置而言，使样品与承接件2的接触面积变小，因此，相同尺寸的夹具1可放置更多样品。

其中，放置样品可以采用固定卡槽、挡板配合的方式，也可以采用定位孔与定位件配合的形式。具体来说，限位件4上设置有定位孔，在样品上设置相应的定位件，例如与定位孔匹配的圆柱，通常定位件为样品的余量。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的夹具1，利用限位件4和承接件2固定样品，能够让样品垂直于电极板地设置在夹具1上，改善气流的均匀程度，并使气压平衡，减小同一样品两侧的气压差距，大幅提高样品两侧气相沉积的均匀性。并且，由于样品采用竖直的方式设置在夹具1上，因此在不改变夹具1尺寸的情况下，能够安置数量更多的样品。

在本实施方式中，限位件2设置成能够相对于支撑板3移动

因此，使得限位件2可以沿着支撑板3的高度向进行调节，适应在沉积过程中沉积样品的尺寸，提高气相沉积的效率。

当需要一次对较多样品进行沉积时，可以对移动承接件2，增加相邻支撑板3支架的距离，能够一次对数量更多的样品进行气相沉积。

使得承接件2可以沿着支撑板3的长度方向进行调节，增加在一次沉积步骤中进行沉积的样品个数，提高气相沉积的效率。

在本实施方式中，还包括高度调节件5，能够调节限位件4的高度。

增加高度调节件5后，提高了夹具1的适用范围，能够对于不同长度的样品进行固定。通过调节高度调节件5，可以确保限位件4之间的样品能够相对稳固地设置在承接件2上。

高度调节件5主要用于对限位件4的高度进行调节，使夹具1能够适应不同高度尺寸的样品。

具体来说，高度调节件5可以采用紧固螺丝、支撑板3上的通孔和限位件4上的螺纹三者配合的形式，也可以采用设置在支撑板3上的定位卡槽和设置在限位件4上的凸起的配合来实现。

优选地，在本实施方式中，夹具1还包括宽度调节件6，能够调节承接件2之间的距离。

宽度调节件6主要用于对相邻两个限位件4的之间的宽度进行调节，使夹具1能够适应不同高度尺寸的样品。具体来说，通过宽度调节件6，能够对相邻两个限位件4之间的宽度进行调节，使得夹具1能够更多不同宽度的样品，提高夹具1的适用范围。

综合上述考量，本实用新型的发明人通过实验发现，本实施方之中的夹具1在提高气相沉积生产效率的同时，提高沉积品质，缩小样品两侧的沉积差异。实验过程与数据如下：

1.将真空等离子体设备的腔室抽到本底真空30mT，腔室壁保持65摄氏度恒温；

2.将100sccm工艺气体A通入到腔室中，稳定1min；

3.输入射频功率120W，工艺压力稳定控制在30mT,工艺时间为15min。

4.沉积工艺完成后，腔室破真空到大气，取出样品，测量沉积厚度。

通过现有技术中的夹具1进行沉积时，得到的沉积薄膜的厚度(单位：纳米)的数据如下：

正面	181	198	190	187
					反面	52	57	54	45
正面	210	170	174	215
					反面	60	45	50	62
正面	213	259	253	223
					反面	65	70	76	64

通过本实施方式中的夹具1安装样品进行沉积时，得到的沉积薄膜的厚度(单位：纳米)的数据如下

左侧	184	189	210	193
					右侧	176	185	223	180
左侧	205	270	174	230
					右侧	215	268	178	218
左侧	249	190	215	250
					右侧	245	185	233	262

均匀性定义：

通过对两种放置方式中各自的一层通过等离子沉积进行了膜厚分析，发现对于样品采用平行于电极板的放置方式时,两侧沉积薄膜的厚度差异较大，其正反面均匀性U1＝64.4％。当采用本实施方式中的夹具1，将样品垂直于平板电极放置时，左右两侧沉积速率相差很小，其整体均匀性U2＝22.8％。通过沉积均匀性的比较，采用本实施方式中的夹具1，以竖直的放置固定样品，能够大幅缩小样品连个差距，提高样品的均匀性。

实施方式二

本实用新型的第二实施方式提供了一种夹具1，第二实施方式是对第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本实用新型的第二实施方式中，参见图3、图4所示，在夹具1中，限位件4为多个且互相平行地设置在承接件2上。

限位件4与承接件2的个数相同，且位置相互对应，在样品的两侧对样品起到支撑和限定的作用。

为了保证样品能够顺利安装在夹具1上，限位件4与承接件2对应设置

将限位件4相互平行地设置在承接件2上，可以使得不同限位件4之间的样品也能够相互平行放置。进而缩小不同样品之间沉积品质的差距，使得每个样品的沉积膜厚度处于一定范围内。

在本实施方式中，在限位件4上沿长度方向设置有供样品插入的凹槽41，并且凹槽41的宽度大于样品的厚度。

具体来说，在一条限位件4的两侧均设置有凹槽41，任意一侧相邻两个凹槽41之间的间距相同。通过控制凹槽41之间的距离，确保每个样品均能够在基本相同的气体环境中进行沉积。

优选地，在承接件2上设置于限位件4上凹槽41位置对应的凹槽。

更加优选地，在本实施方式中，在同一限位件4两侧上的凹槽41交错设置，相邻两个限位件4不同侧的凹槽41相互对应。并且在承接件2上的凹槽41位置与限位件4上的凹槽41位置对应

举例来说，在限位件4左侧以间距a阵列设置凹槽41，则在限位件4的右侧凹槽41位置与左侧相邻凹槽41的中点的位置对应。进而使得相邻两列平行排列的样品的位置能够相互错开，提高样品间的气体流动性，确保沉积的充分进行。

通过凹槽41对样品位置的限定，在安装时能够确保每个样品都基本平行于支撑板3设置。并且，凹槽41对样品进行限位，可以在夹具1移动过程中，降低样品倾倒的可能性。

由于样品垂直电极板设置在夹具1上，因此与夹具1的接触面积较小。在限位件4上设置凹槽41可以对样品起到良好的支撑效果。同时，凹槽41具有一定的定位效果，使不同样品基本平行设置在量限位件4之间，降低不同样品的沉积差距。并且凹槽41宽度大于样品的厚度，使得样品装卸过程更加容易。

实施方式三

本实用新型的第三实施方式提供了一种夹具1，第三实施方式是第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本实用新型的第三实施方式中，参见图5、图6所示，高度调节件5包括设置在支撑板3上的导轨51和设置在导轨51上的止动件52以及设置在限位件4上的滑块53；

导轨51沿支撑板3的高度方向设置，并且导轨51可拆卸地安装支撑板3上。

由于样品高度改变时，其重心的位置也会随之发生改变，当重心的高度与限位件4的高度相差较大时，限位件4难以起到对样品的支撑及限位的效果。样品难以相互平行排列，甚至可能会发生倾倒，影响沉积效果。因此需要设置高度调节件5来调节限位件4的高度。

具体来说，导轨51沿着样品的高度方向设置在承接件2对应出的支撑板3上，且各导轨51相互平行。调节限位件4的高度时，通过操作设置在导轨51上的紧固装置，使得限位件4能够在沿导轨51在垂直电极板的方向上移动。

更加优选地，在导轨51上还设置有刻度。在调节限位件4的高度时，可以参照刻度进行精确地调节，确保限位件4与承接件2平行，进而减小晃动，确保沉积品质。

综合上述考量，通过导轨51、滑块53及止动件52三者的配合，可以实现限位件4在高度方向上的连续变化，以满足不同高度样品的固定需求。并且采用导轨51滑块53的方式进行调节成本较低，有利于批量生产。

实施方式四

本实用新型的第四实施方式提供了一种夹具1，第四实施方式是对上述三项实施方式中任意一项的进一步改进，主要改进之处在于，在本实用新型的第四实施方式中，参见图6、图7所示，宽度调节件6包括：设置在支撑板3上的开口61，导轨51能够在开口61中运动。

为提高夹具1的适用性，对于不同宽度的样品，可以调节相邻两个之间的宽度。

具体来说，限位件4与导轨51配合，导轨51可沿开口61滑动地安装在支撑板3上。调整时，松开固定件，使导轨51在开口61内沿与限位件4垂直的方向滑动。当限位件4移动到合适的位置后，收紧固定架，对限位件4的位置进行固定。

优选地，在每一个开口61上还设有刻度，使得调整结果更加精确，并且确保限位件4能够垂直支撑板3设置，进而保证相邻两个限位件4之间的距离。

开口61的位置均设置在同一高度上，导轨51沿开口61运动，进而带动限位件4移动，并通过固定件进行固定，实现对夹具1的调整，使夹具1能够不同尺寸的样品进行沉积。

实施方式五

本实用新型的第五实施方式提供了一种夹具1，第五实施方式是对上述四项实施方式中任意一项的进一步改进，主要改进之处在于，在本实用新型的第四实施方式中，参见图2所示，另外，作为优选，在支撑板3上和承接件2上还阵列设置有通气孔7。

通气孔7主要设置在承接件2上，通气孔7之间的距离相同确保夹具1范围内的气体分布均匀。

在支撑板3和承接件2上阵列设置一定数量的通气孔7，气体能够从通气孔7一侧流至另一侧，进而使得腔体内气体均匀分布，保证气相沉积的均匀性。

实施方式六

本实用新型还提供了一种等离子体沉积设备，参见图8所示，包括腔体10和设置在腔体10内的接地电极、射频电极和第实施方式至第实施方式中任意一项实施方式所描述的夹具1。

具体来说，接地电极或射频电极依次交替设置在夹具1之间；相邻的接地电极和射频电极之间间隔的距离相同。当然，电极的种类以及相对于夹具的配置方式可以根据实际需要而变更。

与现有技术相比，本实用新型提供的真空等离子体沉积设备能够适应不同尺寸样品的气相沉积，并缩小每个样品两侧的沉积差距，提高样品的沉积品质。并且，能够在一次沉积过程中完成对更多样品的沉积，大幅提高生产效率。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种夹具(1)，用于保持并固定样品，其特征在于，

所述夹具(1)包括：承接件(2)，所述承接件(2)为多个且隔开地设置；支撑板(3)，所述支撑板(3)为多个且所述承接件(2)位于所述支撑板(3)之间；

在所述承接件(2)上设置有限位件(4)，所述样品沿竖直方向被所述限位件(4)固定在两个所述承接件(2)之间。

2.根据权利要求1所述的夹具(1)，其特征在于，在所述限位件(4)上沿长度方向设置有供所述样品插入的凹槽(41)，并且所述凹槽(41)的宽度大于所述样品的厚度。

3.根据权利要求2所述的夹具(1)，其特征在于，所述限位件(4)为多个且互相平行地设置在所述承接件(2)上方。

4.根据权利要求1-3任一项所述的夹具(1)，其特征在于，所述限位件(4)设置成能够相对于所述支撑板(3)移动。

5.根据权利要求4所述的夹具(1)，其特征在于，还包括高度调节件(5)，能够调节所述限位件(4)的高度。

6.根据权利要求5所述的夹具(1)，其特征在于，所述高度调节件(5)包括设置在所述支撑板(3)上的导轨(51)和设置在所述导轨(51)上的止动件(52)以及设置在所述限位件(4)上的滑块(53)；

所述导轨(51)沿支撑板(3)的高度方向设置，并且所述导轨(51)可拆卸地安装所述支撑板(3)上。

7.根据权利要求6所述的夹具(1)，其特征在于，所述夹具(1)还包括宽度调节件(6)，能够调节所述承接件(2)之间的距离。

8.根据权利要求7所述的夹具(1)，其特征在于，所述宽度调节件(6)包括：设置在所述支撑板(3)上的开口(61)，所述导轨(51)能够在所述开口(61)中运动。

9.根据权利要求1所述的夹具(1)，其特征在于，在所述支撑板(3)上和所述承接件(2)上还阵列设置有通气孔(7)。

10.一种等离子体沉积设备，包括腔体(10)和设置在所述腔体(10)内的如权利要求1至9中任意一项所述的夹具(1)。