專利名稱：復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁控濺射鍍膜設備。
背景技術：
在材料表面上鍍上一層薄膜，可使該種材料具有許多新的物理和化學性能。真空鍍膜法是一種嶄新的鍍膜工藝，由于薄膜制備工藝是在真空條件下進行的，故稱真空鍍膜法。真空下制備薄膜，環(huán)境清潔，膜不易受污染，可獲得致密性好、純度高、厚度均勻的薄膜層，并具有膜與基體附著強度好、膜層牢固的優(yōu)點。當前，幾乎任何材料都可以通過真空鍍膜工藝涂覆到其他基體材料 表面上，這就為真空鍍膜技術在各種工業(yè)領域中的應用開辟了更廣闊的前景。磁控濺射鍍膜是電子在正交電磁場的共同作用下加速飛向靶材的過程中與IS原子發(fā)生碰撞，電尚出大量的IS尚子和電子，IS尚子在電場的作用下加速轟擊祀材，派射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子或分子或者是靶材離子沉積在基體上成膜。磁控濺射就是在普通的陰極濺射基礎上外加在相互正交的磁場和電場中，利用磁場的約束來改變電子在氣體放電中的運動方向，并束縛和延長電子的運動軌跡，極大提高電子對工作氣體分子或原子的碰撞電尚幾率及更充分的利用電子的能量，從而使氣體正尚子對靶材的轟擊所引起的靶原子的濺射更有效。同時，受到正交電磁場束縛的電子只有在其能量耗盡時才能脫離靶表面附近。這樣沉積到基體上的電子傳給基體的能量很小，使基體的溫升較慢并保持在較低的程度上。磁控濺射是在濺射過程中利用產(chǎn)生的二次電子在磁場洛倫磁力的作用下加速飛向靶材的過程中，被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高，在二次電子在磁場的作用下圍繞靶面作螺旋運動，該電子的運動路徑很長，在運動過程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材，經(jīng)過多次碰撞后電子的能量逐漸降低，擺脫磁力線的束縛和延長電子的運動路徑，改變電子的運動方向，提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量，濺射是熱蒸發(fā)和彈性碰撞的綜合過程。由于氣體正離子轟擊陰極靶，使得靶材表面受轟擊的部位產(chǎn)生局部高溫區(qū)，該區(qū)靶材表面達到蒸發(fā)溫度而產(chǎn)生蒸發(fā)，濺射速率則是靶材升華熱和轟擊離子能量兩者的函數(shù)，逸出的靶材原子將呈現(xiàn)正弦分布。當氣體正離子轟擊陰極靶時，直接將其能量傳給靶表面上某個原子或分子，使該原子或分子脫離附近其它原子或分子的束縛而離開靶材的表面彈射出來。如果轟擊離子的能量不足，只發(fā)生振動而不產(chǎn)生濺射。如果轟擊離子能量很高時，轟擊離子能量過高而發(fā)生離子注入現(xiàn)象。對于一般的濺射裝置，濺射鍍膜的形成是利用真空輝光放電，加速正離子使其轟擊靶材表面而引起的濺射現(xiàn)象，使靶材表面放出的粒子沉積到基體上而形成薄膜的。當離子轟擊固體表面時會產(chǎn)生許多效應，除了靶材的中性粒子，即原子和分子，最終沉積成膜之夕卜，其它效應對薄膜的生長也會產(chǎn)生很大的影響。目前幾乎所有的各類立式磁控濺射鍍膜設備，無論是單腔體鍍膜機，還是大型串列式的自動生產(chǎn)線，都是采取各個獨立的腔體整體焊接而成。腔體的結(jié)構(gòu)復雜，腔體內(nèi)部組成各種功能的零件、部件及組件的設計、布置和安裝經(jīng)常存在多種不便和矛盾。其中最為關鍵的濺射靶材陰極的結(jié)構(gòu)形式，重量，冷卻水路的結(jié)構(gòu)和布置形式，靶材陰極與腔體外部的電氣連接方式以及冷卻水的接口布置，靶材陰極與腔體的結(jié)構(gòu)布置，使得靶材陰極在腔體內(nèi)的安裝限制較多；各種工藝氣體的管路在腔體內(nèi)布置，安裝形式及其在腔體內(nèi)的配置難以達到最佳，從而影響工藝氣體在腔體內(nèi)的分布和流場形態(tài)，造成濺射沉積時各種工藝參數(shù)不穩(wěn)定，使沉積的薄膜質(zhì)量產(chǎn)生波動；整體焊接的腔體內(nèi)部的多種零、部件一旦安裝好，多數(shù)不便于拆卸維修和長期運行，濺射形成的多種雜質(zhì)成份累積沉積，無法有效去除，使整個腔體內(nèi)部存在多處潔凈死角，在真空抽取狀態(tài)下多種雜質(zhì)微粒漂浮在腔體內(nèi)部空間，一方面夾雜在所需沉積的薄膜結(jié)構(gòu)中間，導致沉積后的薄膜品質(zhì)下降，同時各種雜質(zhì)顆粒附著在各種腔體內(nèi)的傳動部件的表面，長期運行導致傳動部件卡死，造成設備失效和影響薄膜沉積進程；由于整體焊接的腔體是將所有各種腔體內(nèi)部組成各種功能的零件、部件及組件盡可能地布置和安裝到同一個腔體上，腔體的結(jié)構(gòu)復雜，當所沉積的薄膜必須加熱時，還需安裝額外的加熱系統(tǒng)，但要求加熱系統(tǒng)工作時，不能影響到整個真空系統(tǒng)的正常運行，更不能出現(xiàn)加熱系統(tǒng)的安裝布置所造成的設備功能組件的局部過熱現(xiàn)象，因此，種復雜的腔體結(jié)構(gòu)對加熱系統(tǒng)安裝布置限制很多；同樣，由于整體焊接的腔體是將所有各種腔體內(nèi)部組成各種功能的零件、部件及組件盡可能地布置和安裝到一起，腔體的結(jié)構(gòu)復雜再加上經(jīng)過綜合折中后安裝的加熱系統(tǒng)，為保證整個真空系統(tǒng)的正常運行和薄膜沉積的順利，就必須要有相應的循環(huán)冷卻管路系統(tǒng)，整體焊接腔體的結(jié)構(gòu)復雜再加上安裝的加熱系統(tǒng)，造成冷卻管路布置安裝難以達到合理，不利于整個真空系統(tǒng)的正常運行和薄膜沉積的順利進行，導致薄膜沉積工藝過程的眾多限制，降低所沉積薄膜的質(zhì)量；另外，整體焊接腔體的結(jié)構(gòu)復雜，使傳動機構(gòu)在腔體內(nèi)的結(jié)構(gòu)布置和安裝約束較多，工件輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、傳動體系和動力系統(tǒng)等方面的配置就達不到薄膜沉積的最優(yōu)設計要求，造成工件輸送方式不穩(wěn)定、輸送進程可控性差；整體焊接腔體在整個真空系統(tǒng)的日常運行和薄膜沉積過程中，一旦出現(xiàn)設備運行和薄膜沉積過程中的異常情況，結(jié)構(gòu)復雜的整體焊接腔體內(nèi)部的狀態(tài)多數(shù)情形下難以及時跟蹤和有效處理，生產(chǎn)過程的可維護性差，存在過多制約，不便于采取及時的應急處理方案，常常需要完全停機，進行徹底的清理修復，延長了設備維護保養(yǎng)過程和事件，并加大了工序的復雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是:
1、解決現(xiàn)有磁控濺射鍍膜設備設計復雜的問題；
2、解決現(xiàn)有磁控濺射鍍膜設備制造復雜的問題；
3、解決現(xiàn)有磁控濺射鍍膜設備安裝復雜的問題；
4、解決現(xiàn)有磁控濺射鍍膜設備維護復雜的問題。為解決上述問題，本發(fā)明采用的方案如下:
復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，包括鍍膜腔體單元。鍍膜腔體單元由左右對稱的左腔體和右腔體組成。左腔體和右腔體分別構(gòu)成獨立的鍍膜腔。鍍膜腔包括靶材架和基片架。左腔體和右腔體 的基片架位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過隔板隔開。左腔體和右腔體的靶材架位于鍍膜腔體單元的外側(cè)。靶材架上安裝有開合裝置。開合裝置由液壓或氣壓驅(qū)動。
進一步，上述的鍍膜腔體單元還可以包括滑軌，靶材架安裝于滑軌上。本發(fā)明的復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，可以包括單個的鍍膜腔體單元，也可以包括兩個以上的鍍膜腔體單元，相鄰的鍍膜腔體單元之間通過隔離閥相連接，組成連續(xù)鍍膜設備。本發(fā)明的技術效果如下:
1、本發(fā)明不同于傳統(tǒng)焊接工藝制造的鍍膜腔，而采用結(jié)構(gòu)化組件模塊設計，結(jié)構(gòu)件之間通過密封膠條密封。這種方法設計的磁控濺射鍍膜設備結(jié)構(gòu)件復用率高。2、鍍膜腔體呈左右對稱的形式，空間利用率高。3、靶材架安裝有開合裝置，可以側(cè)向張開，即可以對腔體內(nèi)部進行如更換靶材、內(nèi)部清潔等的常規(guī)性維護，維護保養(yǎng)方便，也大大縮短了維護保養(yǎng)所需要的時間。4、靶材架還可以通過靶材架基座可以沿著滑軌橫向滑動，需要腔體內(nèi)部維護時，只需要將靶材架基座沿著橫向滑軌移開，并通過開合裝置側(cè)向張開靶材架即可以對腔體內(nèi)部進行如更換靶材、內(nèi)部清潔等的常規(guī)性維護，維護保養(yǎng)方便，也大大縮短了維護保養(yǎng)所需要的時間。
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5、靶材架安裝在靶材架基座上，而靶材架基座安裝在滑軌上，可以沿著滑軌橫向滑動，從而實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)調(diào)整靶距。6、本發(fā)明的復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備由多個相互獨立的鍍膜腔體單元組成，當某個鍍膜腔出現(xiàn)故障需要維修時，無需要停止整臺設備，只需要停止故障鍍膜腔單元即可。7、本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)化組件模塊設計，可以便于在腔體內(nèi)增加各類擋板機構(gòu)，隔絕背繞射的現(xiàn)象，提高沉積薄膜的品質(zhì)。8、本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)化組件模塊設計，可以便于在腔體內(nèi)增加加熱設備，實現(xiàn)薄膜沉積工藝過程的多樣性，提高所沉積薄膜的質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明實施例1的鍍膜腔體單元內(nèi)部俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例1的鍍膜腔體單元內(nèi)部側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實施例2的鍍膜腔體單元內(nèi)部俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實施例2的鍍膜腔體單元內(nèi)部側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明多個鍍膜腔體單元組成連續(xù)鍍膜設備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例1
復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，包括鍍膜腔體單元。鍍膜腔體單元，如圖1、圖2所示，包括兩個基片架3、兩個靶材架4、底座11、端板13、頂板14。基片架3、靶材架4、端板13安裝在底座11上。兩個基片架3、兩個靶材架4、底座11、端板13、頂板14組成左右對稱的兩個腔體:左腔體8和右腔體9。左腔體8和右腔體9分別構(gòu)成獨立的鍍膜腔。鍍膜腔包括靶材架4和基片架3?；?與靶材架4構(gòu)成鍍膜腔的兩側(cè)壁。鍍膜腔的兩端由端板13密封，頂部由頂板14密封，形成封閉的空腔。端板13由密封法蘭制成。靶材架4上安裝由磁控濺射的靶材6。工作時，該鍍膜腔被抽成真空。左腔體8和右腔體9的基片架3位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過隔板31隔開，左腔體8和右腔體9的靶材架4位于鍍膜腔體單元的外側(cè)，兩個腔體形成背靠背對稱的結(jié)構(gòu)。靶材架4上安裝有開合裝置。開合裝置位于左右腔體的外側(cè)。本實施例中的開合裝置由壓力機45實現(xiàn)，壓力機45可以是液壓機或氣壓機，即開合裝置由液壓或氣壓驅(qū)動。壓力機45底部安裝在底座11上，壓力機45的壓力桿斜頂在靶材架4的外側(cè)。當鍍膜腔內(nèi)部需要維護保養(yǎng)時，壓力機45向外側(cè)拉開靶材架4，從而打開鍍膜腔。實施例2
復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，包括鍍膜腔體單元。鍍膜腔體單元，如圖3、圖4所示，包括兩個基片架3、兩個靶材架4、底座11、端板13、頂板14?；?通過基片架基座32固定在底座11上。靶材架4安裝在靶材架基座5上，靶材架基座5安裝在滑軌12上，滑軌12安裝在底座11上。即靶材架4安裝于滑軌12上，可以沿著滑軌12移動。兩個基片架3、兩個靶材架4、底座11、端板13、頂板14組成左右對稱的兩個腔體:左腔體8和右腔體9。左腔體8和右腔體9分別構(gòu)成獨立的鍍膜腔。鍍膜腔包括靶材架4和基片架3?；?與靶材架4構(gòu)成鍍膜腔的兩側(cè)壁。鍍膜腔的兩端由端板13密封，頂部由頂板14密封，形成封閉的空腔。端板13由密封法蘭制成。靶材架4上安裝由磁控濺射的靶材6。工作時，該鍍膜腔被抽成真空。左腔體8和右腔體9的基片架3位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過隔板31隔開，左腔體8和右腔體9的靶材架4位于鍍膜腔體單元的外側(cè)，兩個腔體形成背靠背對稱的結(jié)構(gòu)。靶材架4上安裝有開合裝置。開合裝置位于左右腔體的外側(cè)。本實施例中的開合裝置包括驅(qū)動桿41、軸套42、轉(zhuǎn)軸43、傳動臂44、壓力機45。驅(qū)動桿41的一端斜頂在靶材架4上，另一端固定在軸套42上。軸套42套在轉(zhuǎn)軸43外，可以沿著轉(zhuǎn)軸43轉(zhuǎn)動。傳動臂44的一端也固定在軸套42上。壓力機45的壓力桿頂在傳動臂44的另一端。轉(zhuǎn)軸43、傳動臂44、壓力機45安裝于靶材架基座5上。壓力機45可以是液壓機或氣壓機，即開合裝置由液壓或氣壓驅(qū)動。當鍍膜腔內(nèi)部需要維護保養(yǎng)時，首先將靶材架基座5沿著滑軌12向外活動，然后開動壓力機45使得壓力桿上頂，使得傳動臂44和驅(qū)動桿41壓著轉(zhuǎn)軸43轉(zhuǎn) 動，從而拉開靶材架4，從而打開鍍膜腔。實施例3
本發(fā)明的復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備可以包括單個的鍍膜腔體單元，也可以將兩個或多個鍍膜腔體單元連接在一起構(gòu)成連續(xù)多腔體的磁控濺射鍍膜設備。如圖5所示，復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，包括多個鍍膜腔體單元I。鍍膜腔體單元I之間通過隔離閥2隔開。實施例1、實施例2中的開合裝置用于張開靶材架，打開鍍膜腔內(nèi)部，方便鍍膜腔內(nèi)部的維護保養(yǎng)。本領域技術人員知道該開合裝置并不限于實施例1或?qū)嵤├?中的形式。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，包括鍍膜腔體單元，其特征在于，鍍膜腔體單元由左右對稱的左腔體和右腔體組成，左腔體和右腔體分別構(gòu)成獨立的鍍膜腔；鍍膜腔包括靶材架和基片架；左腔體和右腔體的基片架位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過隔板隔開；左腔體和右腔體的靶材架位于鍍膜腔體單元的外側(cè)；靶材架上安裝有開合裝置。
2.如權利要求1所述的復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，其特征在于，所述的鍍膜腔體單元還包括滑軌，靶材架安裝于滑軌上。
3.如權利要求1所述的復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，其特征在于，所述的開合裝置由液壓或氣壓驅(qū)動。
4.如權利要求1所述的復式軌·道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，其特征在于，所述的開合裝置包括:驅(qū)動桿、軸套、轉(zhuǎn)軸、傳動臂、壓力機；驅(qū)動桿的一端斜頂在靶材架上，另一端固定在軸套上；軸套套在轉(zhuǎn)軸外；傳動臂的一端固定在軸套上；壓力機的壓力桿頂在傳動臂的另一端。
5.如權利要求1所述的復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，其特征在于，該設備包括兩個以上的鍍膜腔體單元，相鄰的鍍膜腔體單元之間通過隔離閥相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復式軌道雙對稱可分離腔體磁控濺射鍍膜設備，包括鍍膜腔體單元。鍍膜腔體單元由左右對稱的左腔體和右腔體組成，左腔體和右腔體分別構(gòu)成獨立的鍍膜腔；鍍膜腔包括靶材架和基片架；左腔體和右腔體的基片架位于鍍膜腔體單元的中間，中間通過隔板隔開；左腔體和右腔體的靶材架位于鍍膜腔體單元的外側(cè)；靶材架上安裝有開合裝置。鍍膜腔體單元還可以進一步包括滑軌，靶材架可以沿著滑軌移動。本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)化組件設計使得本發(fā)明安裝非常方便。本發(fā)明的鍍膜腔可以側(cè)向打開，從而非常方便地實現(xiàn)鍍膜腔內(nèi)部的維護保養(yǎng)。本發(fā)明還可以將多個鍍膜腔體單元組成連續(xù)鍍膜設備。
文檔編號C23C14/35GK103147057SQ20131010426
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權日2013年3月28日
發(fā)明者田秋麗 申請人:有度功能薄膜材料揚州有限公司