溅射镀膜系统的制作方法

本实用新型涉及镀膜设备技术领域，尤其是涉及一种溅射镀膜系统。

背景技术：

目前，随着科学技术的发展，氢化硅薄膜以其优良的热稳定性和化学稳定性、较大的热传导率、高电子迁移率、高电子饱和漂移速度、高击穿场强和低介电常数等优点，在航空、航天、石油勘探、核能和通信领域具有广泛的应用前景。现有的氢化硅薄膜大都通过溅射镀膜法制备而成。现有的氢化硅薄膜在制备过程中，常常采用高压氢气钢瓶或氢气与其它气体混合的钢瓶与溅射镀膜机相连接，以完成氢化硅薄膜的镀制，但是高压氢气钢瓶存在严重的安全隐患，而氢气与其它气体混合的钢瓶内的氢气纯度低，会导致氢化硅薄膜的折射率低，稳定性差。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种溅射镀膜系统，以缓解现有的氢化硅薄膜在制备过程中，常常采用高压氢气钢瓶或氢气与其它气体混合的钢瓶与溅射镀膜机相连接，高压氢气钢瓶存在严重的安全隐患，而氢气与其它气体混合的钢瓶内的氢气纯度低，会导致氢化硅薄膜的折射率低，稳定性差的技术问题。

本实用新型提供的溅射镀膜系统，包括溅射镀膜机，所述溅射镀膜机设置有氢气入口，所述氢气入口连通有氢气发生器。

进一步的，所述氢气发生器包括依次连通的电解槽和气水分离器，所述气水分离器的顶部设置有气体出口，所述气体出口与所述氢气入口相连通。

进一步的，所述氢气发生器还包括依次连通的第一干燥器和第二干燥器，所述第一干燥器和所述第二干燥器均设置于所述气体出口与所述氢气入口之间，所述第一干燥器与所述气体出口相连通，所述第二干燥器与所述氢气入口相连通。

进一步的，所述氢气发生器还包括水箱，所述水箱与所述电解槽相连通，所述气水分离器的底部还设置有出水口，所述出水口与所述水箱相连通。

进一步的，所述水箱的侧壁设置有水位计，用于测量所述水箱中的水量。

进一步的，所述溅射镀膜系统还包括储水罐，所述储水罐与所述水箱相连通，所述储水罐用于给所述水箱补水。

进一步的，所述储水罐与所述水箱之间设置有补水泵。

进一步的，所述气体出口与所述氢气入口之间设置有气体流量控制阀。

进一步的，所述溅射镀膜机还设置有惰性气体入口，所述惰性气体入口连通有惰性气体储罐。

进一步的，所述溅射镀膜机还设置有硅靶。

本实用新型提供的溅射镀膜系统，通过采用氢气发生器与氢气入口相连通，直接通过氢气发生器制取高纯氢气气体供溅射镀膜使用，消除了安全隐患，同时避免了杂质气体的引入，保证了氢气的高纯度，为氢化硅薄膜的折射率和稳定性提供了保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的溅射镀膜系统的结构示意图；

图2为图1所示第一干燥器的结构示意图；

图3为图1所示电解槽的结构示意图；

图4为图1所示气水分离器内部的结构示意图。

图标：101-溅射镀膜机；102-氢气入口；103-电解槽；104-气水分离器；105-第一干燥器；106-第二干燥器；107-水箱；108-水位计；109-补水泵；110-气体流量控制阀；111-压力变送器；112-阳极；113-阴极；114-第一罐体；115-第二罐体；116-气体入口；117-气体出口；118-出水口；119-第一气体入口；120-第一气体出口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“相连”、“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；可以是机械连接，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

图1为本实用新型实施例1提供的溅射镀膜系统的结构示意图；图2为图1所示电解槽的内部结构示意图；图3为图1所示第一干燥器的结构示意图；如图1-3所示，本实施例提供的溅射镀膜系统，包括溅射镀膜机101，溅射镀膜机101设置有氢气入口102，氢气入口102连通有氢气发生器。

本实用新型提供的溅射镀膜系统，能够用于镀制氢化硅薄膜，因此需要在镀制氢化硅薄膜的过程中，保持氢气的加入。现在常用的溅射镀膜系统常常采用高压氢气钢瓶与溅射镀膜机101相连接，以保证氢气的加入，但是由于氢气为易燃易爆气体，因此，在使用高压氢气钢瓶提供氢气时，存在着严重的安全隐患。为了避免出现氢气的燃烧和爆炸事故，有些企业采用氢气与其它气体的混合气体的钢瓶与溅射镀膜机101连接，以完成氢化硅薄膜的镀制，但是由于这种钢瓶中混有其它杂质气体，导致氢气不纯，制备出来的氢化硅薄膜的折射率低，且稳定性差。

本实用新型提供的溅射镀膜系统，通过采用氢气发生器与氢气入口102相连通，直接通过氢气发生器制取高纯氢气气体供溅射镀膜使用，消除了安全隐患，同时避免了杂质气体的引入，保证了氢气的高纯度，为氢化硅薄膜的折射率和稳定性提供了保障。

在本实施例的优选实施方式中，氢气发生器包括依次连通的电解槽103和气水分离器104，气水分离器104的顶部设置有气体出口117，气体出口117与氢气入口102相连通。

本实施例提供的氢气发生器采用电解纯水的原理制备氢气。氢气发生器包括电解槽103，电解槽103内设置有阳极112和阴极113，通电后，水在阳极112分解成为氧离子和氢离子，氧离子在阳极112放出电子，形成氧气从阳极112放出，氢离子在电场力的作用下，到达阴极113吸收电子形成氢气，从阴极113放出进入气水分离器104，通过气水分离器104将氢气中所携带的水分去除后，再经由氢气入口102进入溅射镀膜机101中用于氢化膜的镀制。

图4为本实施例提供的气水分离器104内部的结构示意图，如图4所示，本实施例提供的气水分离器104包括分离罐，分离罐的内部设置有丝网除沫器，丝网除沫器将分离罐分隔为上下依次设置的第一罐体114和第二罐体115，第一罐体114的顶部设置有气体出口117，第二罐体115的底部设置有气体入口116，从电解槽103排出的氢气经由气体入口116进入第二罐体115，氢气在上升的过程中，与丝网除沫器接触，氢气中夹带的液沫积聚在丝网除沫器上，待积聚到一定程度时，会形成大液滴，大液滴在重力的作用下会沿着丝网除沫器滑下，不会被氢气夹带上升，通过丝网除沫器的氢气经由第一罐体114顶部的气体出口117排出，从丝网除沫器上滑落的液滴下落至第二罐体115底部，从而达到将氢气中夹带的液沫去除的目的。

在本实施例的优选实施方式中，氢气发生器还包括依次连通的第一干燥器105和第二干燥器106，第一干燥器105和第二干燥器106均设置于气体出口117与氢气入口102之间，第一干燥器105与气体出口117相连通，第二干燥器106与氢气入口102相连通。

为了提高氢气的纯度，将从气水分离器104中排出的氢气依次通过第一干燥器105和第二干燥器106进行二级干燥，以将氢气中所含的水分全部去除，保证后续氢化硅薄膜制备的稳定性，并提高氢化硅薄膜的折射率。

在本实施例中，第一干燥器105和第二干燥器106依次连通，第一干燥器105设置有第一气体入口119和第一气体出口120，第二干燥器106设置有第二气体入口和第二气体出口，第一气体入口119与气水分离器104的气体出口117相连通，第一气体出口120与第二气体入口相连通，第二气体出口与氢气入口102相连通。

电解槽103中电解出来的氢气从电解槽103排出后，依次通过气水分离器104、第一干燥器105和第二干燥器106后，经由氢气入口102进入溅射镀膜机101中进行氢化硅薄膜的镀制。氢气在气水分离器104中将夹带的液沫去除，然后依次经由第一干燥器105和第二干燥器106进行二级干燥，经所含水分去除，以保证提供给溅射薄膜机的氢气的纯度，避免多余水分影响氢化硅薄膜的质量，从而为高质量的氢化硅薄膜提供保障。

在本实施例的优选实施方式中，第一干燥器105和第二干燥器106中均装填有干燥剂。

干燥剂是指能除去潮湿物质中部分水分的物质，包括化学干燥剂和物理干燥剂，化学干燥剂如硫酸钙和氯化钙等，其通过与水结合生成水合物进行干燥。物理干燥剂如硅胶与活性氧化铝等，通过物理吸附水进行干燥。

第一干燥器105和第二干燥器106中装填的干燥剂类型可以相同，也可以不同，第一干燥器105和第二干燥器106中均装填有物理干燥剂时，对氢气的干燥效果更好。

在本实施例的优选实施方式中，氢气发生器还包括水箱107，水箱107与电解槽103相连通，气水分离器104的底部还设置有出水口118，出水口118与水箱107相连通。

水箱107用于为电解槽103提供电解的纯水，水箱107与电解槽103相连通，以随时补充电解槽103中的水量，保证制取出来的氢气量保持稳定，从而为溅射镀膜机101提供稳定的氢气供应。

气水分离器104的底部还设置有出水口118，出水口118设置于第二罐体115的底部，出水口118与水箱107相连通，以将气水分离器104中分离出来的水进行回收利用。通过在气水分离器104中设置有丝网除沫器，以将氢气中夹带的液沫去除，夹带的液沫在丝网除沫器上积聚成液滴后滑落至第二罐体115的底部，再经由出水口118排至水箱107中，以将气水分离器104中的水回收利用，减少能源的损失。

在本实施例的优选实施方式中，水箱107的侧壁设置有水位计108，用于测量水箱107中的水量。

为了能够随时了解水箱107中的水量，以适时向水箱107中补水，在本实施例的优选实施方式中，水箱107的侧壁设置有水位计108，能够随时通过水位计108观测到水箱107中的水量，做好适时补水的准备工作。

在本实施例的优选实施方式中，水位计108可以设置于水箱107的内侧壁，也可以设置于水箱107的外侧壁，尤其是当水位计108设置于水箱107的外侧壁时，更便于随时观测水箱107中的水量。

在本实施例的优选实施方式中，溅射镀膜系统还包括储水罐，储水罐与水箱107相连通，储水罐用于给水箱107补水。

为了能够适时向水箱107中补水，保证氢气的稳定供应，在本实施例的优选实施方式中，通过储水罐为水箱107进行补水，当水箱107中的水量减少时，能够通过储水罐将水加入到水箱107中，以保证水箱107中的水保持在正常范围，从而为溅射镀膜机101中氢气的稳定供应提供保证。

在本实施例的优选实施方式中，储水罐与水箱107之间设置有补水泵109。

通过设置补水泵109将储水罐中的水补充到水箱107中，以保证电解槽103中水量的供应。

补水泵109的输入端与储水罐相连通，补水泵109的输出端与水箱107相连通，通过开启补水泵109，储水罐中的水进入补水泵109的输入端，然后再从补水泵109的输出端输出至水箱107中，以保证电解槽103中的水量供应。

在本实施例的优选实施方式中，气体出口117与氢气入口102之间设置有气体流量控制阀110。

在本实施例的优选实施方式中，在气水分离器104的气体出口117与溅射镀膜机101的氢气入口102之间设置有气体流量控制阀110，以调控进入到溅射镀膜机101中的氢气流量。

在本实施例的优选实施方式中，气体出口117与氢气入口102之间设置有压力变送器111。

通过在气水分离器104的气体出口117与溅射镀膜机101的氢气入口102之间设置有压力变送器111，以监测氢气的流量，保证进入到溅射镀膜机101中的氢气流量的稳定性。

在本实施例的进一步优选实施方式中，气体流量控制阀110设置于第二干燥器106与氢气入口102之间。氢气流量阀与压力变送器111相连通，以通过压力变送器111测定的压力值，调整氢气流量阀的开度，保证氢气流量输送的稳定性，从而为氢化硅薄膜的质量提供保证。

在本实施例的优选实施方式中，溅射镀膜机101还设置有惰性气体入口，惰性气体入口连通有惰性气体储罐。

溅射镀膜的原理为：先让惰性气体产生辉光放电现象产生带电离子，带电离子经电场加速后撞击靶材表面，使靶材原子被轰击而飞出来，同时产生二次电子，再撞击气体原子从而形成更多的带电离子，然后靶材原子携带着足够的动能到达被镀物的表面进行沉积。

在本实用新型的优选实施方式中，溅射镀膜机101为磁控溅射镀膜机101。

磁控溅射镀膜机101靶背面设置有磁场，通过电场与磁场的交互作用，使得二次电子在靶面做螺旋式运动，大大延长了二次电子的运动行程，从而大大增加了它同气体分子碰撞的机会，从而大大地提高了离化率，增加了溅射速度。

采用磁控溅射镀膜机101具有两大优点：提高等离子密度，从而提高溅射速度；减少轰击零件的电子数目，因而降低了基材因电子轰击的温升。因此，采用磁控溅射镀膜机101进行氢化硅薄膜的镀制，效率更高，质量更好。

在本实用新型的优选实施方式中，惰性气体选自氢气、氩气、氦气和氖气中的一种，优选为氩气。

氩气是一种无色无臭的惰性气体，微溶于水，无毒，在进行氢化硅膜的镀制过程中作为保护气体使用时，效果更好。

在本实施例的优选实施方式中，溅射镀膜机101还设置有硅靶。

在进行溅射镀膜的过程中，需要利用电子或高能激光轰击靶材，使靶材表面组分以原子团或离子形式被溅射出来，并且最终沉积在基片表面，经过成膜过程形成薄膜。

常用的靶材包括金属靶材和合金靶材，金属靶材包括钛靶、铝靶、锡靶、铅靶、镍靶、银靶、硒靶、铍靶、碳靶、钒靶、锑靶、铟靶、硼靶、钨靶、锰靶、铋靶、铜靶、硅靶、钽靶、锌靶、镁靶、锆靶、铬靶、不锈钢靶材、铌靶、钼靶、钴靶、铁靶、锗靶等；合金靶材包括铁钴靶、铝硅靶、钛硅靶、铬硅靶、锌铝靶、钛锌靶材、钛铝靶、钛锆靶、钛硅靶、钛镍靶、镍铬靶、镍铝靶、镍钒靶和镍铁靶等。

在本实用新型的优选实施方式中，溅射镀膜机101通过设置有硅靶，以进行氢化硅薄膜的制备，使得氢化硅薄膜的质量更稳定，折射率更高。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。