CN211079318U - 一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，包括磁控腔体，所述磁控腔体固定于设备框架上表面，所述设备框架底部安装有福马轮，所述磁控腔体通过抽真空管道连通磁控腔体插板阀，所述磁控腔体插板阀连接三通管道一端，所述三通管道通过托架固定于设备框架上表面，所述三通管道另外两端分别连接分子泵和电子束腔体插板阀，所述电子束腔体插板阀连通电子束腔体，所述分子泵管道连接机械泵，所述机械泵通过粗抽管道连接磁控腔体和电子束腔体，所述设备框架一侧设有控制柜，所述控制柜与分子泵和机械泵电气连接。本装置将制备硬质膜的磁控溅射和电子束蒸发工艺集成到一台设备里，双腔室共用一套泵组结构，节省了成本和占用的面积。

Description

一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置

技术领域

本实用新型涉及镀膜装置技术领域，具体涉及一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置。

背景技术

目前，许多高校研发单位对于制备硬质膜和装饰膜有广泛的需求，但是如今的设备大多只能制备其中一种膜结构，很难满足需要同种仪器制备两种膜结构的情况，当要制备两种膜时，需要两套独立镀膜装置，成本较高，整体体积较大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，以解决上述背景技术中提出的很难满足需要同种仪器制备两种膜结构的情况，当要制备两种膜时，需要两套独立镀膜装置，成本较高，整体体积较大的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，包括磁控腔体，所述磁控腔体固定于设备框架上表面，所述设备框架底部安装有福马轮，所述磁控腔体通过抽真空管道连通磁控腔体插板阀，所述磁控腔体插板阀连接三通管道一端，所述三通管道通过托架固定于设备框架上表面，所述三通管道另外两端分别连接分子泵和电子束腔体插板阀，所述电子束腔体插板阀连通电子束腔体，所述分子泵管道连接机械泵，所述机械泵通过粗抽管道连接磁控腔体和电子束腔体，所述设备框架一侧设有控制柜，所述控制柜与分子泵和机械泵电气连接。

优选地，所述磁控腔体内部侧壁安装有磁控溅射靶，所述磁控腔体中部竖直设有工装柱架，所述工装柱架为圆柱形框架结构，所述工装柱架上沿圆周设有6根可转动的工装柱，所述工装柱架通过大齿轮连接行星转动机构，所述工装柱连接小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合连接，所述工装柱架中部固定有工件安装工位，所述工件安装工位配有拨动齿轮，所述拨动齿轮水平接触拨动片，所述拨动片固定于工装柱上，所述工装柱架内部固定有加热桶，所述加热桶内部安装加热丝。

优选地，所述电子束腔体内部安装有真空直流电极，所述真空直流电极通过铜块夹具连接蒸发舟，所述真空直流电极一侧设有六旋坩埚，所述六旋坩埚内部设有转动机构，所述六旋坩埚上侧设有坩埚挡板，前侧设有电子枪，所述坩埚挡板一端通过支撑柱固定于电子束腔体底面上，所述坩埚挡板上侧设有基片架，所述基片架正上方配有加热盘，一侧的同一水平高度安装有膜厚仪探头，所述基片架和加热盘之间设有基片挡板，所述基片挡板一端通过支撑柱固定于电子束腔体上表面，所述基片架通过转轴连接旋转机构，所述旋转机构一侧设有升降机构，所述升降机构连接基片架，所述旋转机构和升降机构安装于电子束腔体顶部，通过法兰和螺栓固定于电子束腔体上。

优选地，所述磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置配有气路模组、水路模组和电磁阀模组，所述气路模组通过管道和电磁阀连接磁控腔体和电子束腔体，所述水路模组通过手阀和管道连接磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置的各个部件，所述电磁阀模组电气连接电子束腔体插板阀、磁控腔体插板阀和气路模组的电磁阀。

优选地，所述电子束腔体外部设有电子束腔盖，所述电子束腔盖与电子束腔体一侧铰接，另一侧可通过密封锁锁紧。

本实用新型的技术效果和优点：本装置的真空机组采用分子泵结合机械泵准无油真空系统；将制备硬质膜的磁控溅射和电子束蒸发工艺集成到一台设备里，双腔室共用一套泵组结构，节省了成本和占用的面积； 磁控溅射的工件架采用行星式工件架结构，每个工件的运动包括自转，围绕地球轴的公转，以及围绕太阳轴的公转，确保每个工件的每个表面在成膜区里的时间是均匀的，以满足表膜层均匀性的要求；磁控溅射的加热系统采用电阻式加热桶提供高温，对工件实现辐射式加热，电阻式加热桶加热丝分布均匀，确保加热桶上温度均匀，工件在桶内收到来自桶外壁的四面均匀辐射，工件表面温度均匀；腔体外表面采用循环水冷，避免腔体表面温度过高；蒸镀腔蒸发源采用兼容金属材料与有机材料的蒸发源设计；电子束定位准确，避免坩埚材料的蒸发和污染，制备高纯薄膜;电子束腔内放置6个坩埚，可以通过软件操作实现选取想要使用的坩埚，可以预先放置6种材料在腔体里面，在镀膜时候，用户可以自由选择，可以实现连续镀多膜层的工艺；膜厚仪可以实时监控镀膜速率和膜厚，通过膜厚仪和电子枪配合使用，实现自动镀膜，不需要实验员实时观察镀膜速率和膜厚，设备可以使用保持在一个稳定的镀膜速率范围内镀膜，也可以编辑工艺流程实现多种材料镀膜。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的磁控腔体结构示意图；

图4为本实用新型的电子束腔体结构示意图；

图5为本实用新型的工作流程图。

图中：1-磁控腔体，2-设备框架，3-福马轮，4-抽真空管道，5-磁控腔体插板阀，6-三通管道，7-托架，8-分子泵，9-电子束腔体插板阀，10-电子束腔体，11-机械泵，12-粗抽管道，13-控制柜，14-气路模组，15-水路模组，16-电磁阀模组，17-电子束腔盖，18-密封锁，101-磁控溅射靶，102-工装柱架，103-工装柱，104-行星转动机构，105-工件安装工位，106-拨动齿轮，107-拨动片，108-加热桶，1001-真空直流电极，1002-蒸发舟，1003-六旋坩埚，1004-坩埚挡板，1005-基片架，1006-加热盘，1007-膜厚仪探头，1008-基片挡板，1009-旋转机构，1010-升降机构，1011-电子枪。

具体实施方式

为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接或是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。

实施例1

如图1~图3所示的一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，包括磁控腔体1，所述磁控腔体1固定于设备框架2上表面，所述设备框架2底部安装有福马轮3，所述磁控腔体1通过抽真空管道4连通磁控腔体插板阀5，所述磁控腔体插板阀5连接三通管道6一端，所述三通管道6通过托架7固定于设备框架2上表面，所述三通管道6另外两端分别连接分子泵8和电子束腔体插板阀9，所述电子束腔体插板阀9连通电子束腔体10，所述分子泵8管道连接机械泵11，所述机械泵11通过粗抽管道12连接磁控腔体1和电子束腔体10，磁控腔体1和电子束腔体10通过粗抽管道12和机械泵11连接进行设备的粗抽，然后在通过磁控腔体插板阀5和分子泵8进行高真空抽空。所述设备框架2一侧设有控制柜13，所述控制柜13与分子泵8和机械泵11电气连接。

优选地，所述磁控腔体1内部侧壁安装有磁控溅射靶101，所述磁控腔体1中部竖直设有工装柱架102，所述工装柱架102为圆柱形框架结构，所述工装柱架102上沿圆周设有6根可转动的工装柱103，所述工装柱架102通过大齿轮连接行星转动机构104，所述工装柱103连接小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合连接，大齿轮带动周边小齿轮进行转动，所述工装柱架102中部固定有工件安装工位105，所述工件安装工位105配有拨动齿轮106，所述拨动齿轮106水平接触拨动片107，所述拨动片107固定于工装柱103上，通过拨动片107，可以实现每个工件在自转，所述工装柱架102内部固定有加热桶108，所述加热桶108内部安装加热丝，用于对加热桶108的加热，然后通过热辐射，间接对材料进行加热。

实施例2

如图1~图5所示的一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，包括磁控腔体1，所述磁控腔体1固定于设备框架2上表面，所述设备框架2底部安装有福马轮3，所述磁控腔体1通过抽真空管道4连通磁控腔体插板阀5，所述磁控腔体插板阀5连接三通管道6一端，所述三通管道6通过托架7固定于设备框架2上表面，所述三通管道6另外两端分别连接分子泵8和电子束腔体插板阀9，所述电子束腔体插板阀9连通电子束腔体10，所述分子泵8管道连接机械泵11，所述机械泵11通过粗抽管道12连接磁控腔体1和电子束腔体10，磁控腔体1和电子束腔体10通过粗抽管道12和机械泵11连接进行设备的粗抽，然后在通过磁控腔体插板阀5和分子泵8进行高真空抽空。所述设备框架2一侧设有控制柜13，所述控制柜13与分子泵8和机械泵11电气连接。

优选地，所述磁控腔体1内部侧壁安装有磁控溅射靶101，所述磁控腔体1中部竖直设有工装柱架102，所述工装柱架102为圆柱形框架结构，所述工装柱架102上沿圆周设有6根可转动的工装柱103，所述工装柱架102通过大齿轮连接行星转动机构104，所述工装柱103连接小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合连接，大齿轮带动周边小齿轮进行转动，所述工装柱架102中部固定有工件安装工位105，所述工件安装工位105配有拨动齿轮106，所述拨动齿轮106活动水平接触拨动片107，所述拨动片107固定于工装柱103上，通过拨动片107，可以实现每个工件在自转，所述工装柱架102内部固定有加热桶108，所述加热桶108内部安装加热丝，用于对加热桶108的加热，然后通过热辐射，间接对材料进行加热。

优选地，所述电子束腔体10内部安装有真空直流电极1001，所述真空直流电极1001通过铜块夹具连接蒸发舟1002，所述真空直流电极1001一侧设有六旋坩埚1003，所述六旋坩埚1003内部设有转动机构，可以以固定角度旋转，通过软件可以选择对应的坩埚进行蒸镀，所述六旋坩埚1003上侧设有坩埚挡板1004，所述坩埚挡板1004一端通过支撑柱固定于电子束腔体10底面上，所述坩埚挡板1004上侧设有基片架1005，前侧设有电子枪1011，所述电子枪1011用于加速电子轰击镀膜材料，所述基片架1005正上方配有加热盘1006，一侧的同一水平高度安装有膜厚仪探头1007，所述基片架1005和加热盘1006之间设有基片挡板1008，所述基片挡板1008一端通过支撑柱固定于电子束腔体10上表面，所述基片架1005通过转轴连接旋转机构1009，所述旋转机构一侧设有升降机构1010，所述升降机构1010连接基片架1005，所述基片架1005可以通过旋转机构1009进行自转，也可通过升降机构1010调节上下高度，所述旋转机构1009和升降机构1010安装于电子束腔体10顶部，通过法兰和螺栓固定于电子束腔体10上。

优选地，所述磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置配有气路模组14、水路模组15和电磁阀模组16，所述气路模组14通过管道和电磁阀连接磁控腔体1和电子束腔体10，磁控腔体1和电子束腔体10通过控制软件可以选择进气模式，可以根据工艺参数调整所需要的进气流量和压力；所述水路模组15通过手阀和管道连接磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置的各个部件，控制各个设备部件的冷却，可以实时监控温度、压力和流量；所述电磁阀模16组电气连接电子束腔体插板阀9、磁控腔体插板阀5和气路模组14的电磁阀。

优选地，所述电子束腔体10外部设有电子束腔盖17，所述电子束腔盖17与电子束腔体10一侧铰接，另一侧可通过密封锁18锁紧。

本实用新型工艺流程和工作原理为：两个真空镀膜腔体在抽真空时，需要把控制柜13通电，然后打开水路模组15的设备进水管路让冷却水流通，打开电脑上的控制软件，进入软件后，需要选择镀膜方式：磁控溅射还是电子束蒸镀，界面会根据选择的镀膜方式来显示控制界面。然后点击机械泵11控件和粗抽管道12的电磁阀，机械泵11开始工作，开始对腔体进行粗抽，观察真空度变化。当腔体真空度低于5Pa后，关闭粗抽管道12的电磁阀，点击前级电磁阀，这时机械泵11对分子泵8前级管道进行抽真空，当前级真空度低于5Pa后，点击分子泵8的控件，分子泵8开始旋转，观察分子泵8当前转速（逐渐提速），当转速达到630Hz（37800RPM）时，表示分子泵8完全开启。然后手动打开对应腔体的磁控腔体插板阀5或电子束腔体插板阀9，此时抽真空步骤全部结束，只需等待腔体真空度达到工艺要求就可以进行镀膜；磁控腔体1的工件安装工位105通过行星转动机构104和拨动齿轮106来实现的。行星转动结构104中间由一个大齿轮和周边6个小齿轮组成，位于整个圆柱形框架结构的顶部，在齿轮下方是六根工装柱103组成的工装柱架102。工装柱架102与行星转动机构104中间的大齿轮连接固定，可以使整个工装柱架102随大齿轮同步旋转。工装柱架102的六根工装柱103也可以自转，由一个大齿轮带动周边6个小齿轮进行转动，小齿轮和大齿轮咬合在一起，大齿轮转动后，小齿轮跟随转动，小齿轮和六根工装柱103通过法兰连接在一起，以此带动六根工装柱103自转功能的实现。然后每根工装柱103可以安装一个工件安装工位105，由于工件需要360度都要被镀膜，因此，这工件安装工位105下方独立配有拨动齿轮106，和拨动齿轮106水平位置有个拨动片107。通过拨动片107，六根工装柱103在自转时，拨动片107会触碰到拨动齿轮106，通过接触达到拨动拨动齿轮107的效果，这样工装柱103每旋转一圈，工装柱103上的所有工件也同时转动同样的角度。由于工件在镀膜时候可能需要加热到一定温度，因此在工装柱架的中间配有一个加热桶108，通过热辐射，达到工件的加热。加热桶108中间设有加热丝。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，包括磁控腔体，其特征在于：所述磁控腔体固定于设备框架上表面，所述设备框架底部安装有福马轮，所述磁控腔体通过抽真空管道连通磁控腔体插板阀，所述磁控腔体插板阀连接三通管道一端，所述三通管道通过托架固定于设备框架上表面，所述三通管道另外两端分别连接分子泵和电子束腔体插板阀，所述电子束腔体插板阀连通电子束腔体，所述分子泵管道连接机械泵，所述机械泵通过粗抽管道连接磁控腔体和电子束腔体，所述设备框架一侧设有控制柜，所述控制柜与分子泵和机械泵电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，其特征在于：所述磁控腔体内部侧壁安装有磁控溅射靶，所述磁控腔体中部竖直设有工装柱架，所述工装柱架为圆柱形框架结构，所述工装柱架上沿圆周设有6根可转动的工装柱，所述工装柱架通过大齿轮连接行星转动机构，所述工装柱连接小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合连接，所述工装柱架中部固定有工件安装工位，所述工件安装工位配有拨动齿轮，所述拨动齿轮水平接触拨动片，所述拨动片固定于工装柱上，所述工装柱架内部固定有加热桶，所述加热桶内部安装加热丝。

3.根据权利要求2所述的一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，其特征在于：所述电子束腔体内部安装有真空直流电极，所述真空直流电极通过铜块夹具连接蒸发舟，所述真空直流电极一侧设有六旋坩埚，所述六旋坩埚内部设有转动机构，所述六旋坩埚上侧设有坩埚挡板，前侧设有电子枪，所述坩埚挡板一端通过支撑柱固定于电子束腔体底面上，所述坩埚挡板上侧设有基片架，所述基片架正上方配有加热盘，一侧的同一水平高度安装有膜厚仪探头，所述基片架和加热盘之间设有基片挡板，所述基片挡板一端通过支撑柱固定于电子束腔体上表面，所述基片架通过转轴连接旋转机构，所述旋转机构一侧设有升降机构，所述升降机构连接基片架，所述旋转机构和升降机构安装于电子束腔体顶部，通过法兰和螺栓固定于电子束腔体上。

4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，其特征在于：所述磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置配有气路模组、水路模组和电磁阀模组，所述气路模组通过管道和电磁阀连接磁控腔体和电子束腔体，所述水路模组通过手阀和管道连接磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置的各个部件，所述电磁阀模组电气连接电子束腔体插板阀、磁控腔体插板阀和气路模组的电磁阀。

5.根据权利要求1或3所述的一种磁控溅射和电子束蒸镀双腔镀膜装置，其特征在于：所述电子束腔体外部设有电子束腔盖，所述电子束腔盖与电子束腔体一侧铰接，另一侧可通过密封锁锁紧。

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