a 温度:400 °C H2:1OOOsccm Ar:50sccm C2H2:150sccm CH4:300sccm 沉积时间:1.5h
I)冷却。待涂层结束后，关闭气体系统、电源系统及加热系统，使沉积室自然冷却至室温。
[0039]2)分析。拉曼光谱是目前分析DLC最直观的分析方法，通过观察峰的位置和强度，可判断制备的涂层是否是DLC，并大致判断涂层中SP2键及SP 3键的比例。通过对拉曼光谱图的分析，确定沉积的涂层为DLC涂层。
【主权项】
1.制备DLC膜的工业型自动化气相沉积设备，其特征在于由沉积室(I)、供气系统(II)、真空系统(III)、加热系统(IV)、水冷系统(V)、中频磁控溅射系统(VI)、工件高压绝缘装夹系统(通)、电气控制系统(VID及脉冲调制电源系统(IX)组成，供气系统(II)由多路进气管及流量控制器组成，进气管的进气口固定于沉积室(I )上部，沉积过程中，反应气体在电场中通过激发、电离、沉积在工件表面上，所述的真空系统(III)与沉积室(I )后侧的抽气口相连，由扩散泵(2)、机械泵(3)、罗茨泵(4)、单级旋片泵(5)、电动光栅阀(6)、放气阀(8)、高阀(7)、预抽阀(9)、维持阀(10)、前级阀(11)、旁路阀(12)、高真空规(13)、第1、2、3低真空规(14)、(16)、(17)、薄膜电容规(15)、预留真空测量口组成，抽气口经电动光栅阀(6)、分别经高阀(7)、预抽阀(9)、旁路阀(12)与扩散泵(2)、罗茨泵(4)、单级旋片泵(5)连接，扩散泵(2)分别经维持阀(10)、前级阀(11)与机械泵(3)、罗茨泵(4)连接，在只需要较低的真空的PCVD沉积过程中，只需要单级旋片泵(5)、罗茨泵(4)、旁路阀(12)、预抽阀(9)，并通过电动光栅阀(6)控制抽速即可满足真空的需求；在需要较高真空的PVD沉积过程中，则需要增加扩散泵(2)、罗茨泵(4)、单级旋片泵(5)、前级阀(11)及高阀(7)共同作用，同样通过电动光栅阀(6)控制抽速；第1、2、3低真空规(14)、(16)、(17)，高真空规(13)，薄膜电容规(15)用于测量沉积室(I )的气压；机械泵(3)用以维持扩散泵(2)中的真空，防止扩散泵(2)中的扩散泵油返油，所述的加热系统(IV)采用真空用铠装加热丝(32)，并装有测温探头(33)，加热丝成“U形”安装于沉积室(I )内壁的加热丝安装板上，在加热丝与真空壁之间安装有双层衬板，以此避免涂层时对加热丝的污染，沉积时，加热丝通电加热，热量通过辐射的方式传导至工件上，使工件加热，所述的水冷系统(V)由12路水排组成，水排采用不锈钢材料制作，其中四路水排连接磁控溅射系统(VI)的靶材，四路水排连接沉积室壁(I )，一路水排连接脉冲调制电源系统(IX)，一路水排连接中频磁控溅射系统(VI)的电源，两路水排连接扩散泵(2)，冷却水可以给各组件降温，防止各组件因温度过高而烧毁，连接于沉积室壁(I )的冷却水还可以调节沉积过程中工件的温度，从而获得不同性能的涂层，中频磁控溅射系统(VI)是进行物理气相沉积时使用的系统，由带水冷的中频磁控溅射电源及溅射靶材组成，溅射靶材可根据涂层种类进行自由选择，沉积过程中，沉积室接溅射电源的正极，靶材接溅射电源的负极，接通电源后，气体在电场的作用下被离化成离子，将靶材原子溅射下来并沉积在工件上形成涂层，脉冲调制电源系统(IX)的正极接于沉积室(I )上，阴极接于需要涂层的工件上，接通电源后，反应气体在电场中通过激发、电离、沉积在工件表面上，形成涂层，工件高压绝缘装夹系统(VE)由转盘及传动电机构成，工件装夹在转盘上，通过绝缘材料将工件与沉积室(I )隔离开来，电气控制系统(VID由上位机(26)和可编程控制器PLC (28)组成，可编程控制器PLC (28)通过输入输出端口(I/O)与真空计(29)、脉冲调制电源(30 )、中频磁控电源(31)、质量流量计截止阀(34 )、质量流量计(35 )、扩散泵(2 )、机械泵(3)、罗茨泵(4)、单级旋片泵(5)、电动光栅阀(6)、放气阀(8)、高阀(7)、预抽阀(9)、维持阀(10 )、前级阀(11)、旁路阀(12 )、加热丝(32 )连接，测温探头(32 )与温控仪(27 )连接、温控仪(27 )与上位机(26 )连接，真空计(29 )与沉积室(I )连接、质量流量计截止阀(34)、质量流量计(35)与供气系统(II)的多路进气管连接，可编程控制器PLC (28)通过网络与上位机(26)相连。2.根据权利要求1所述的制备DLC膜的工业型自动化气相沉积设备，其特征在于质量流量计(35)通过过程现场总线与可编程控制器PLC (28)连接，在涂层过程中，可以手动控制流量计(35)的设定参数获得所需的气体流量进行涂层的沉积，或预先在上位机(26)的操作界面上输入流量参数自动运行，自动运行过程中，将实时检测流量数值，若有流量不满足要求，设备将进行自动报警提示并根据实际情况确定设备自动关闭还是进入“等待”状态，在进入“等待”状态时，设备其他系统仍处于正常工作状态，待问题排除后，继续进行涂层的沉积。3.根据权利要求1所述的制备DLC膜的工业型自动化气相沉积设备，其特征在于上位机(26)通过modbus协议与温控仪(27)及测温探头(33)相连，在涂层过程中，可以手动设定温度进行涂层的沉积，也可以预先在上位机(26)的操作界面上输入设定温度自动运行，自动运行过程中，温控仪(27)持续检测设定的温度，若超出一定偏差将自动报警提示。4.根据权利要求1所述的制备DLC膜的工业型自动化气相沉积设备，其特征在沉积室(I )由304不锈钢材料加工制作，采用成直角夹角的双开门(18)，整机外型尺寸1500mmX 1500mmX 2800mm,内部有效工作区域尺寸100mmX 100mmX 1000mm，侧壁安装有观察窗(19)及扩展功能预留接口(20)。
【专利摘要】本发明是制备DLC膜的工业型自动化气相沉积设备，解决巳有的气相沉积设备结构复杂，造价高，不易于操作、不能精确控制的问题。在该设备的沉积室内同时具有物理气相沉积（PVD）单元和物理化学气相沉积（PCVD）单元，既可以采用单一单元单独进行DLC膜的沉积，也可以交替使用两个单元进行连续的DLC的复合沉积，该设备由沉积室、供气系统、真空系统、加热系统、水冷系统、磁控溅射系统、工件高压绝缘装夹系统、电气控制系统、脉冲调制电源系统等组成，具有容量大、自动化程度高、精密度高、安全性强、可扩展性强、操作及维护简单、产品应用范围广等众多优点，可广泛应用于机械、航空航天、医药等诸多领域。
【IPC分类】C23C14/35, C23C16/515, C23C28/04, C23C16/22, C23C14/06
【公开号】CN104962914
【申请号】CN201510383028
【发明人】李洪林, 周彤, 胡恒宁, 李波
【申请人】成都工具研究所有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月3日