基片控温系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控温装置，更具体地说，涉及一种基片控温系统。
【背景技术】
[0002]在切削刀具等多种工具及零部件的表面沉积硬质薄膜可以大幅度提高它们的使用性能，因此在工具及零部件的表面沉积薄膜已经获得广泛应用。物理气相沉积(PhysicalVapor Deposit1n，PVD)技术是制备硬质薄膜的主要方法。在真空条件下采用物理方法，将材料源气化成气态原子、分子，或部分电尚成尚子，并通过低压气体或等尚子体，在基片表面沉积薄膜。PVD的工艺开发，通常是调节工艺制备出不同成分、微观结构的硬质薄膜，进而得到相应的使用性能。
[0003]在广泛采用的PVD工艺沉积的硬质膜中，往往存在过高的残余应力。为了改善膜基系统的使用性能，必须把这种残余应力控制在合理的水平。基片的温度是决定薄膜的微观组织的一个关键因素，而膜的微观组织对其残余应力有根本性的影响，因此，探讨基片温度对薄膜微观组织的影响，进而研究它对薄膜残余应力的影响具有很高的应用价值。在现有技术制备硬质薄膜的过程中，通常会对基片进行加热，但没有降温措施，温度较高的等离子体落在基片上，会导致基片的温度升高至几百度说明书，根据经典的Thornton模型，沉积温度对于薄膜的微观结构有显著影响，进而对调节薄膜性能十分重要。特别的，如果通过低温沉积硬质薄膜得到非晶结构，再进行非晶晶化，将得到纳米晶、等轴晶结构的硬质薄膜，性能会明显区别于常规的柱状晶结构的硬质薄膜。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术制备硬质薄膜的过程中没有对基片的温度进行控制的缺陷，提供一种基片控温系统，可以对基片的温度进行控制。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种基片控温系统，包括:
[0006]真空腔室；
[0007]用于放置基片的样品台，设置在所述真空腔室内，且包括用于对所述基片进行加热的加热器；
[0008]与所述样品台连接的循环管道，包括入口和出口；
[0009]惰性气体源，通过进气阀连接在所述循环管道的入口处；
[0010]冷水机水箱，通过进水阀连接在所述循环管道的入口处；以及
[0011 ]与所述加热器、进气阀和进水阀电连接的控制单元，当需要对所述基片加热时，打开所述进气阀且保持所述进水阀关闭；当需要对所述基片进行降温时，打开所述进水阀且保持所述进气阀关闭。
[0012]根据本实用新型所述的基片控温系统，所述样品台包括用于放置所述基片的水冷基片台、用于对所述水冷基片台进行加热的所述加热器、以及用于固定所述水冷基片台和加热器且用于连接到所述真空腔室内部的安装底座，所述加热器设置在所述水冷基片台和所述安装底座之间，所述基片控温系统还包括与所述水冷基片台相对设置的电弧源。
[0013]根据本实用新型所述的基片控温系统，在所述水冷基片台上，设有绝缘套管连接孔;所述样品台还包括插置在所述绝缘套管连接孔内的绝缘套管;所述绝缘套管由高导热率的材料制成，在所述绝缘套管内，固定设置有温度传感器。
[0014]根据本实用新型所述的基片控温系统，所述样品台还包括设置在所述水冷基片台和所述加热器之间的绝缘挡板，在所述绝缘挡板的中心，开设有加热辐射孔。
[0015]根据本实用新型所述的基片控温系统，所述样品台还包括设置在所述加热器和所述安装底座之间的热反射器，所述热反射器具有朝向所述加热器的前侧开口。
[0016]根据本实用新型所述的基片控温系统，在所述热反射器的左右两侧上，设置有用于固定所述加热器的多个凹口，所述加热器的两端分别支撑在所述凹口内；所述样品台还包括两个呈长条状的加热器固定件，所述加热器固定件分别压在所述加热器的两端，且所述加热器固定件的两端分别连接到所述热反射器的对应一侧上。
[0017]根据本实用新型所述的基片控温系统，在所述绝缘挡板和所述安装底座之间，还设置有支撑间隔件，所述支撑间隔件与所述加热器的两端固定连接，且与所述安装底座固定连接。
[0018]根据本实用新型所述的基片控温系统，所述安装底座上设置有用于将所述样品台固定到所述真空腔室内的垂直支撑脚和水平支撑脚，所述水平支撑脚包括与所述样品台固定连接的转动连接件、以及与所述转动连接件转动连接的水平支撑杆。
[0019]根据本实用新型所述的基片控温系统，所述转动连接件上设置有转动连接孔、以及围绕所述转动连接孔的弧形孔;所述水平支撑杆的端部与所述转动连接孔可转动地连接，在所述水平支撑杆上还设置有与所述弧形孔配合的小凸柱。
[0020]根据本实用新型所述的基片控温系统，所述样品台还包括依次穿过所述水冷基片台、所述绝缘挡板后与所述安装底座连接的长连接件。
[0021]实施本实用新型的基片控温系统，具有以下有益效果:可以对基片的温度进行准确控制，不仅可以使得基片所在的样品台升温、还可以对其进行降温，进而达到对基片上沉积的薄膜的性能进行控制的目的。
【附图说明】
[0022]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0023]图1是本实用新型中基片控温系统的结构示意图；
[0024]图2是本实用新型中样品台的结构示意图；
[0025]图3是本实用新型中样品台的分解示意图；
[0026]图4是本实用新型中样品台的另一分解示意图；
[0027]图5是本实用新型中基片控温系统的一个实施例的框图；
[0028]图6是本实用新型中基片控温系统的另一个实施例的框图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030]图1是本实用新型中基片控温系统100的结构示意图。如图1所示，本实用新型的基片控温系统100包括:真空腔室101、设置在真空腔室101内且包括加热器108的样品台102、与样品台102连接的循环管道103、通过进气阀104连接在循环管道103的入口 103a处的惰性气体源105、通过进水阀106连接在循环管道103的入口 103a处的冷水机水箱107、以及与加热器108、进气阀104、进水阀106电连接以便进行控制的控制单元109。当需要对基片110加热时，打开进气阀104且保持进水阀106关闭；当需要对基片110进行降温时，打开进水阀106且保持进气阀104关闭。
[0031]具体而言，样品台102设置在真空腔室101内，而基片110设置在样品台102上，在真空腔室101上设置有与样品台102相对的电弧源111。电弧源111用于溅射等离子体至基片110上，从而在基片110表面上沉积薄膜。
[0032]循环管道103从真空腔室101外部延伸至真空腔室101内部，通过样品台102后再延伸至真空腔室101外部，以便对样品台102进行冷却。循环管道103包括入口 103a和出口103b，惰性气体源105通过进气阀104连接在循环管道103的入口 103a处，冷水机水箱107也通过进水阀106连接在循环管道103的入口 103a处，循环管道103的出口 103b连接到冷水机水箱107，以便对流出的水重新进行冷却。但是本实用新型不限于此，循环管道103的出口103b也可以不连接到冷水机水箱107，而直接对流出的水进行回收。进气阀104和进水阀106一般处于关闭状态。
[0033]为了保持真空腔室101为真空，在真空腔室101上安装有绝缘法兰112。循环管道103从绝缘