專利名稱：一種實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種給工件外表面鍍膜的磁控濺射裝置和方法，特別是涉及一種實現工 件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝置及方法。
背景技術：
目前用于對工件單面鍍膜的磁控濺射系統較多，例如公開號為CN1306061(專利號 為ZL200310110846.2)的中國發(fā)明專利就公布了一種平面磁控濺射一多工位鍍膜裝置， 它包括M(M為自然數)個平面磁控濺射靶、N(N為自然數)工件夾、真空鍍膜室、工件 轉盤組件，其中M個平面磁控濺射靶位于真空鍍膜室底部，并垂直向上濺射；工件轉盤 組件中轉盤用連接桿與外部電機連接；N個工件夾均勻分布在轉盤的下面。但是上述磁 控濺射裝置的磁控濺射靶位于真空鍍膜室底部，濺射方向垂直向上，這就需要克服濺射 粒子的自重，并且磁控濺射靶的靶頭不能根據工件的大小和位置調整濺射方向，濺射的 效果不佳，另外，這種磁控濺射裝置只能對工件單面進行鍍膜，而不能對工件所有外表 面鍍膜，并且，工件鍍膜后其均勻性和一致性較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是針對上述現有技術提供一種磁控濺射靶的靶 頭可以根據工件的大小和位置調整濺射方向的實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝 置。
本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是針對上述現有技術提供一種能對立體工件的 外表面所有部位均能均勻鍍膜的實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射方法。
本發(fā)明解決上述技術第一個問題所采用的技術方案為該實現工件外表面均勻鍍膜 的磁控濺射裝置，包括真空室，磁控濺射耙和工件托架，其特征在于所述磁控濺射靶 安裝在真空室的頂部呈密封連接結構，靶頭伸入真空室內，且靶頭與磁控濺射靶的連接 軸之間為可轉動連接，所述工件托架安裝在真空室內的底部。
這樣，在對工件的外表面進行鍍膜濺射時，磁控濺射靶由上向下濺射，符合重力垂 直向下的自然規(guī)律，無需克服濺射粒子的自重做功；并且由于靶頭與磁控濺射靶的連接 軸之間為可轉動連接，這樣磁控濺射靶的靶頭就能根據工件的大小和位置調整濺射方 向，以達到最佳的濺射的范圍。通常是，可以根據需要調節(jié)濺射角9在45° 90°變 化；磁控濺射靶由上向下濺射。濺射角9是靶面垂直線與水平面之間的夾角。磁控濺射靶在真空室的頂部可以豎直向下安裝，當然，為了更好的保證濺射效果， 這里，磁控濺射靶可以傾斜向下安裝，使磁控濺射靶的靶頭正對工件托架。并且，磁控 濺射靶的安裝數量可以有多個，并且這些磁控濺射靶在真空室的頂部呈圓形均勻分布， 每個磁控濺射靶的靶頭均裝成與工件托架正對。
作為改進，所述工件托架包括一底盤，該底盤由電機轉軸連接一部伺服電機及減速 機構控制，該底盤的外圓周上安裝多個工件托盤。
這樣，本發(fā)明在對工件進行鍍膜時，可以對多個工件同時進行鍍膜濺射，提高了鍍 膜效率。并且，通過電機轉軸帶動底盤和底盤上的工件托盤轉動，當對多個工件同時鍍 膜濺射時，可以保證每個工件托盤上的工件濺射條件相同。
工件托盤上可以只放置一個工件，也可以放置多個工件，為了保證每個工件托盤上 各個位置所放工件的濺射條件相同，作為進一步改進，所述底盤下方、電機轉軸上固定 有大齒輪，所述底盤下方、每個工件托盤的轉動軸上固定有小齒輪，每個小齒輪與所述 大齒輪相嚙合。這樣，電機轉動，帶動底盤公轉，底盤下大齒輪帶動小齒輪轉動，而小 齒輪通過工件托盤的轉動軸帶動工件托盤自轉，實現工件托盤的公轉和自轉。這樣，工 件托盤的公轉可以保證每個工件托盤上工件的濺射條件相同，工件托盤的自轉可以保證 每個托盤上各個位置所放工件濺射條件相同。
由于立體型工件在一次濺射時，與工件托盤直接接觸的下表面就沒有被濺射到，為 了保證工件所有外表面都能進行均勻鍍膜，本發(fā)明所述真空室側面安裝有用于工件的翻 轉的手動機械手，手動機械手與真空室通過真空動密封連接。這樣，通過手動機械手將 放置在工件托盤進行翻轉，就可以對立體型工件的所有外表面進行均勻鍍膜。
當工件具有磁性時，為了更好操作工件的翻轉工作，所述手動機械手內部裝有永磁體。
本發(fā)明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為該實現工件外表面均勻鍍膜 的磁控濺射方法，其特征在于包括以下步驟
(1) 、將需要鍍膜的工件放入工件托盤，根據工件尺寸，調節(jié)磁控濺射靶的靶頭的濺 射角度，使調節(jié)磁控濺射靶的靶頭正對工件；
(2) 、將真空室內空氣抽空，達到l 4xl(^Pa的真空度；
(3) 、轉動底盤和工件托盤，使工件同時實現自轉和公轉；
(4) 、開啟磁控濺射靶，濺射靶由上向下濺射，當工件上表面厚度是側表面厚度的2 倍，且工件上表面厚度達到3-lO)im后，停止濺射；
(5) 、使用手動機械手翻轉工件，將工件上表面朝下放置在工件托盤上，然后開啟磁 控濺射靶，濺射靶由上向下濺射，當工件下表面的厚度達到與上表面的厚度一致時，停 止濺射。
與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于通過將磁控濺射靶安裝在真空室的頂部并且將靶頭與磁控濺射靶的連接軸之間設為可轉動連接，磁控濺射耙的耙頭能根據工件的大 小和位置調整濺射方向，以達到最佳的濺射的范圍。通過將工件托架上的工件托盤設為 行星式轉動，既保證每個工件托盤濺射條件相同，又能保證托盤上各個位置所放工件濺 射條件相同，本發(fā)明所采用的磁控濺射方法，可以對立體型工件所有外表面進行均勻鍍 膜。


圖1為本發(fā)明實施例中磁控濺射裝置的結構圖； 圖2為圖1的俯視圖； 圖3為一種六面體工件圖。
具體實施例方式
以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
如圖1和2所示的實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝置，包括真空室8，真空 室8的頂部安裝至少一個磁控濺射靶1，真空室8可以為圓柱形，也可以為其他任何形 狀，本實施例中真空室8為圓柱形，真空室8的頂部外圓周上均勻安裝有四個磁控濺射 耙l，磁控濺射靶l(wèi)與真空室8呈密封連接結構，靶頭10伸入真空室8內，且靶頭IO 與磁控濺射耙的連接軸9之間為可轉動連接，而用于放置工件的工件托架安裝在真空室 8內的底部，這里每個磁控濺射靶1均傾斜向下安裝，使每個磁控濺射靶的靶頭10正對 工件托架。在具體的濺射鍍膜過程中，磁控濺射靶的靶頭10可以根據工件的大小和位 置調整濺射方向，以達到最佳的濺射的范圍。
工件托架包括一底盤3，該底盤3由電機轉軸7連接一部伺服電機及減速機構控制， 該底盤3的外圓周上安裝多個工件托盤4。這樣，本發(fā)明在對工件進行鍍膜時，可以對 多個工件同時進行鍍膜濺射，提高了鍍膜效率。并且，通過電機轉軸帶動底盤和底盤上 的工件托盤轉動，當對多個工件同時鍍膜濺射時，可以保證每個工件托盤上的工件濺射 條件相同。
本實施例中，底盤3下方、電機轉軸7上固定有大齒輪5，底盤3下方、每個工件 托盤4的轉動軸11上固定有小齒輪6，每個小齒輪6與所述大齒輪7相嚙合。當工件托 盤上放置多個工件，電機轉動，帶動底盤公轉，底盤下大齒輪帶動小齒輪轉動，而小齒 輪通過工件托盤的轉動軸帶動工件托盤自轉，實現工件托盤的公轉和自轉。這樣，工件 托盤的公轉可以保證每個工件托盤上工件的濺射條件相同，工件托盤的自轉可以保證每 個托盤上各個位置所放工件濺射條件相同。
本實施例中，真空室8側面安裝有用于工件的翻轉的手動機械手2，手動機械手2 與真空室8通過真空動密封連接。由于立體型工件在一次濺射時，與工件托盤直接接觸的下表面就沒有被濺射到，為了保證工件所有外表面都能進行均勻鍍膜，通過手動機械 手將放置在工件托盤進行翻轉，就可以對立體型工件的所有外表面進行均勻鍍膜。
當工件具有磁性時，為了更好操作工件的翻轉工作，手動機械手2內部裝有永磁體。 本發(fā)明實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射的方法，包括以下步驟
(1) 、將需要鍍膜的工件放入工件托盤，根據工件尺寸，調節(jié)磁控濺射靶的靶頭的濺 射角度，使調節(jié)磁控濺射靶的靶頭正對工件；
(2) 、將真空室內空氣抽空，達到1 4xl(^Pa的真空度；
(3) 、轉動底盤和工件托盤，使工件同時實現自轉和公轉；
(4) 、開啟磁控濺射靶，濺射靶由上向下濺射，當工件上表面①厚度是側表面②厚度 的2倍，且工件上表面①為3-l(^m，停止濺射；
(5) 、使用手動機械手翻轉工件，如果工件具有鐵磁性，用機械手前端將樣品吸起， 再壓下，將工件上表面朝下放置在工件托盤上，然后開啟磁控濺射靶，濺射靶由上向下 濺射，當工件下表面③的鍍膜厚度達到與上表面①的厚度一致時停止濺射。
這樣，經過兩輪濺射鍍膜，工件的所有外表面的厚度就能達到一致，使用本發(fā)明的 方法進行鍍膜，就可以使任意一種立體型工件的所有外表面均能進行均勻鍍膜。
權利要求
1、一種實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝置，包括真空室，磁控濺射靶和工件托架，其特征在于所述磁控濺射靶安裝在真空室的頂部呈密封連接結構，靶頭伸入真空室內，且靶頭與磁控濺射靶的連接軸之間為可轉動連接，所述工件托架安裝在真空室內的底部。
2、 根據權利要求1所述的實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝置，其特征在于 所述工件托架包括一底盤，該底盤由電機轉軸連接一部伺服電機及減速機構控制，該底 盤的外圓周上安裝多個工件托盤。
3、 根據權利要求2所述的實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝置，其特征在于 所述底盤下方、電機轉軸上固定有大齒輪，所述底盤下方、每個工件托盤的轉動軸上固 定有小齒輪，每個小齒輪與所述大齒輪相嚙合。
4、 根據權利要求1 3任意一項權利要求所述的實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺 射裝置，其特征在于所述真空室側面安裝有用于工件的翻轉的手動機械手，手動機械 手與真空室通過真空動密封連接。
5、 根據權利要求4所述的實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝置，其特征在于 所述手動機械手內部裝有永磁體。
6、 一種根據權利要求5所述磁控濺射裝置實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射方 法，其特征在于包括以下歩驟(1) 、將需要鍍膜的工件放入工件托盤，根據工件尺寸，調節(jié)磁控濺射靶的靶頭的濺 射角度，使調節(jié)磁控濺射靶的靶頭正對工件；(2) 、將真空室內空氣抽空，達到1 4xl(^Pa的真空度；(3) 、轉動底盤和工件托盤，使工件同時實現自轉和公轉；(4) 、開啟磁控濺射靶，濺射靶由上向下濺射，當工件上表面厚度是側表面厚度的2 倍，且工件上表面的鍍膜厚度達到3-10nm，停止濺射；(5) 、使用手動機械手翻轉工件，將工件上表面朝下放置在工件托盤上，然后開啟磁 控濺射靶，濺射靶由上向下濺射，當工件下表面的厚度達到與上表面的厚度一致時，停 止濺射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現工件外表面均勻鍍膜的磁控濺射裝置及方法，該裝置包括真空室，磁控濺射靶和工件托架，其特征在于所述磁控濺射靶安裝在真空室的頂部呈密封連接結構，靶頭伸入真空室內，且靶頭與磁控濺射靶的連接軸之間為可轉動連接，所述工件托架安裝在真空室內的底部。與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于通過將磁控濺射靶安裝在真空室的頂部并且將靶頭與磁控濺射靶的連接軸之間設為可轉動連接，磁控濺射靶的靶頭能根據工件的大小和位置調整濺射方向，以達到最佳的濺射的范圍。通過將工件托架上的工件托盤設為行星式轉動，既保證每個工件托盤濺射條件相同，又能保證托盤上各個位置所放工件濺射條件相同。
文檔編號C23C14/35GK101634011SQ20081012001
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權日2008年7月21日
發(fā)明者冒守棟, 孫科沸, 宋振綸, 李金龍 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所