CN2399402Y - 超高真空多功能磁控溅射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超高真空多功能磁控溅射装置。由主溅射室、进样室、磁力传动机构、超高真空抽气装置和高真空抽气分子泵组成,其中主溅射室为梨形结构,由圆柱形真空室配装一“梨把”,“梨把”下面加装一套超高真空抽气装置,进样室为圆筒形,由磁力传动机构控制,卧式置放,通过闸板阀与主溅射室水平方向安装在一起,高真空抽气涡轮分子泵通过闸板阀与进样室连接,位于进样室底部。它具有带空气锁的双室结构、性能优良、无污染。

Description

超高真空多功能磁控溅射装置

本实用新型涉及溅射镀膜，具体地说是一种超高真空多功能磁控溅射设备。

在现有技术中，可应用溅射原理制备薄膜，且溅射膜层的性能显示出明显的优越性，磁控溅射技术及其装置以其“低温”、“高速”两大特点使薄膜工艺发生了深刻的变化，从而进一步拓宽了制备各种新型材料的领域，使薄膜技术得到了突飞猛进的发展。我国目前生产制造的镀膜机均是一个真空室，有油的扩散泵机组抽气，磁控靶少，RF射频功率源不稳定，这种镀膜机不但工作效率不高，而且真空度不高，油蒸汽污染严重，很难制备性能优质的薄膜。

为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种双室结构、性能优良、无污染的超高真空多功能磁控溅射装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：由主溅射室、进样室、磁力传动机构、超高真空抽气装置和高真空抽气分子泵组成，其中主溅射室为梨形结构，由圆柱形真空室配装一“梨把”，“梨把”处下面加装一套超高真空抽气装置，所述进样室为圆筒形，由磁力传动机构控制，卧式置放，通过闸板阀与主溅射室水平方向安装在一起，所述高真空抽气涡轮分子泵通过闸板阀与进样室连接，位于进样室底部；

所述主溅射室由步进电机A、B、顶盖、转盘、样品挡板、靶挡板磁控靶和下底盘组成，其中：步进电机A安装在主溅射室的顶盖上，由步进电机A驱动的转盘悬挂于与提升机连接的顶盖下，在转盘底部放置6～8片样品，磁控靶位于安装在机架上的下底盘上，在样品下面设一随转盘周向旋转的样品挡板，在磁控靶上加设一遮挡靶用、由步进电机B控制转动的靶挡板，所述步进电机B安装在下底盘中心位置处；所述进样室里安装有放置样品用样品库、样品加热炉、RF反溅靶组成，由磁力传动机构的磁力进样杆控制的样品库从上部安装在进样室里，其旋转手柄露于外部，所述样品加热炉亦从上部安装在进样室里，靠真空室一侧，其旋转手柄设于真空室外部，在样品加热炉下方，安装一由机械泵驱动的RF反溅靶，于进样室底部；所述超高真空抽气装置由涡轮分子泵和液氮冷阱组成，所述液氮冷阱通过闸板阀安装在主溅射室的“梨把”下面，在液氮冷阱下边是加装了机械泵的涡轮分子泵；所述磁控靶数量为4只，2只永磁靶，2只电磁靶；所述样品挡板为圆形，其上在6～8个样品处只开一个孔。

本实用新型具有如下优点：

1.真空度高。本实用新型加装由闸板阀、进样室、磁力传动机构组成的空气锁和超高真空双室结构，溅射镀膜室为梨形，极限真空度(用分子泵抽气)高达＜6.6×10^-6Pa。

2.功能齐全。本实用新型加装进样室，不但提高了工作效率，减少了系统的污染，而且在进样室又引入了对样品RF反溅清洗和高温退火(800℃)处理的功能；另外除安装永磁靶之外，又安装了电磁靶，电磁靶的表面水平场强可调节，就可用于溅射铁磁材料，制备磁性薄膜。

3.自动化程度高。本实用新型由计算机控制制备多层膜，在已设定程序下，可制备各类膜系的多层膜。

附图说明：

图1为本实用新型主视图。

图2为本实用新型俯视图。

下面结合附图对本实用新型的结构和原理作进一步详细说明。

如图1、2所示，由主溅射室1、进样室2、磁力传动机构3、超高真空抽气装置4和高真空抽气分子泵5组成，其中主溅射室1为梨形结构，由圆柱形真空室配装一“梨把”，“梨把”处下面加装一套超高真空抽气装置4，所述超高真空抽气装置4由FB600涡轮分子泵41和液氮冷阱42组成，所述液氮冷阱42通过CF150闸板阀安装在主溅射室1的“梨把”下面，在液氮冷阱42下边是加装了2XZ-8机械泵的涡轮分子泵41，这样可保护涡轮分子泵41不受污染和损伤，又保证了装置的极限真空要求，所述进样室2为圆筒形，由磁力传动机构3控制，卧式置放，通过CF100闸板阀6与主溅射室1水平方向安装在一起，其闸板阀6用来隔断进样室2与主溅射室1，使主溅射室1始终保持超高直空状态，所述FB110高真空抽气涡轮分子泵5通过CF100闸板阀6与进样室2连接，位于进样室2底部，其前级泵为2XZ-4机械泵；

所述主溅射室1由步进电机A11、B11′、顶盖12、转盘13、样品挡板14、靶挡板15磁控靶16和下底盘17组成，其中：步进电机A11安装在主溅射室1的顶盖12上，由步进电机A11驱动的转盘13悬挂于与提升机18连接的顶盖12下，在转盘13采用水冷方式，底部放置6片样品，其中水冷位置5个，加热位置1个，由计算机控制转盘13公转到位，4只磁控靶16位于安装在机架上的下底盘17上，其中2只永磁靶，2只电磁靶，在样品下面设一随转盘13周向旋转的圆形样品挡板14，其上在6个样品处只开了一个孔，在磁控靶16上加设一遮挡靶用、由步进电机B11′控制转动的靶挡板15，所述步进电机B11′安装在下底盘17中心位置处；

所述进样室2里安装有放置样品用样品库21、样品加热炉22、RF反溅靶23组成，由磁力传动机构3的磁力进样杆控制的样品库21从上部安装在进样室1里，其旋转手柄露于外部，所述样品加热炉22亦从上部安装在进样室1里，靠真空室1一侧，其旋转手柄设于真空室1外部，在样品加热炉22下方，安装一RF反溅靶23，于进样室2底部。

本实用新型的磁控靶16选用专用溅射铁磁材料(Fe、Co、Ni)，所述转盘13亦可采用液氮冷却方式，其电控部分为现有技术。

本实用新型应用荷能粒子(通常为正离子)轰击物体，从而引起物体表面原子从母体中逸出现象这一磁控溅射技术原理，其工作过程如下：

本实用新型为带有空气锁的双室结构，即主溅射室1和进样室2为双室，闸板阀6、进样室2、磁力传动机构3构成空气锁，其中，主溅射室1和进样室2由空气锁闸板阀6隔离，进样室2内加装样品，通过磁力传动机构3可将其内样品送进主溅射室1，也可将主溅射室1内已镀好的样品从其内取出，送回进样室2内；靶挡板15用以开始起辉瞬间遮挡磁控靶16靶极，做炼靶之用，当靶材被溅射出新鲜表面时即可打开靶挡板15溅射，在样品挡板14处只开一个孔，露出一个样品，此样品挡板与转盘13连在一起用微机控制转动，仅对露出的一片样品在不同靶位下溅射镀膜，该片工艺完成后，可用样品叉拔动挡板齿轮，使开口转至第二片样品继续镀膜；主溅射室1的主要功能是在超高真空环境背景下溅射制膜，可不用反复暴露大气，即可换取样品，减少了系统的污染，保证了所制备薄膜的纯净。

Claims (6)

1.一种超高真空多功能磁控溅射装置，其特征在于：由主溅射室(1)、进样室(2)、磁力传动机构(3)、超高真空抽气装置(4)和高真空抽气分子泵(5)组成，其中主溅射室(1)为梨形结构，由圆柱形真空室配装一“梨把”，“梨把”处下面加装一套超高真空抽气装置(4)，所述进样室(2)为圆筒形，由磁力传动机构(3)控制，卧式置放，通过闸板阀(6)与主溅射室(1)水平方向安装在一起，所述高真空抽气涡轮分子泵(5)通过闸板阀(6)与进样室(2)连接，位于进样室(2)底部。

2.按照权利要求1所述超高真空多功能磁控溅射装置，其特征在于：所述主溅射室(1)由步进电机A、B(11、11′)、顶盖(12)、转盘(13)、样品挡板(14)、靶挡板(15)磁控靶(16)和下底盘(17)组成，其中：步进电机A(11)安装在主溅射室(1)的顶盖(12)上，由步进电机A(11)驱动的转盘(13)悬挂于与提升机(18)连接的顶盖(12)下，在转盘(13)底部放置6～8片样品，磁控靶(16)位于安装在机架上的下底盘(17)上，在样品下面设一随转盘(13)周向旋转的样品挡板(14)，在磁控靶(16)上加设一遮挡靶用、由步进电机B(11′)控制转动的靶挡板(15)，所述步进电机B(11′)安装在下底盘(17)中心位置处。

3.按照权利要求1所述超高真空多功能磁控溅射装置，其特征在于：所述进样室(2)里安装有放置样品用样品库(21)、样品加热炉(22)、RF反溅靶(23)组成，由磁力传动机构(3)的磁力进样杆控制的样品库(21)从上部安装在进样室(1)里，其旋转手柄露于外部，所述样品加热炉(22)亦从上部安装在进样室(1)里，靠真空室(1)一侧，其旋转手柄设于真空室(1)外部，在样品加热炉(22)下方，安装一由机械泵驱动的RF反溅靶(23)，于进样室(2)底部。

4.按照权利要求1所述超高真空多功能磁控溅射装置，其特征在于：所述超高真空抽气装置(4)由涡轮分子泵(41)和液氮冷阱(42)组成，所述液氮冷阱(42)通过闸板阀安装在主溅射室(1)的“梨把”下面，在液氮冷阱(42)下边是加装了机械泵的涡轮分子泵(41)。

5.按照权利要求2所述超高真空多功能磁控溅射装置，其特征在于：所述磁控靶(16)数量为4只，2只永磁靶，2只电磁靶。

6.按照权利要求2所述超高真空多功能磁控溅射装置，其特征在于：所述样品挡板(14)为圆形，其上在6～8个样品处只开一个孔。

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