专利名称：非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，属于非平衡磁控溅射沉积技术领域。
背景技术：
现在很多材料在使用前都需要进行镀膜处理 。现在几乎任何材料都可以通过真空镀膜技术涂覆到其他材料表面上，为真空镀膜技术在各种工业领域中的应用开辟了更加广阔的前景。在材料表面上，堵上一层薄膜，就能使该中材料具有许多新的物力和化学性能。真空下制备薄膜，环境清洁，膜不易受污染，可获得致密性好、纯度高、膜厚均匀的涂层。磁控溅射真空镀膜溅射出来的粒子能量为几十电子伏特，粒子能量大，因而薄膜与基体结合较好，薄膜致你度较高；溅射后沉积速率高，基体温升小；可以沉积高熔点金属、合金及化合物材料，溅射范围广；能实现大面积靶材的溅射沉积，且沉积面积大、均匀性好；操作简单，工艺重复性好，易于实现工艺控制自动化。这些更为磁控溅射提供了非常客观的发展前
旦
-5^ O薄膜沉积技术主要包括化学气相沉积和物力气相沉积，化学气相沉积由于沉积温度高，使其应用受到了一定的限制，物力气相沉积由于沉积温度低，可应用的基材范围广，薄膜质量也相对易于控制；物力气相沉积主要包括真空镀膜和溅射沉积，溅射方式有射频溅射、三极溅射和磁控溅射，磁控溅射相对于其它两种溅射方式有较高的镀膜速率，磁控溅射从最初的常见磁控、平衡磁控发展到分平衡磁控，目前非平衡磁控与多源闭合磁场结合，使真空室的离子体密度得到提高，离子轰击效果增强，可获得更佳的镀膜质量。但是在实际工作中对氩气和氮气的气体流量不易掌控，而气分压大小是影响薄膜质量和附着速率的重要因素。溅射压力较小时，溅射出来的原子和气体分子的碰撞次数减少，损失能量较小，可以提高沉积原子与基本的扩散能力，从而提高薄膜的致密度和附着性；如果溅射气体压力过小，导致溅射靶材原子数目过少，薄膜沉积速率降低，起辉不足；如果溅射气压过高，靶材原子与气体碰撞次数增加，损失能量过多，造成沉积基体的靶材原子能量过低，影响膜层的致敏性和附着力。以往通常是经过实验分析后，手动调节气体流量控制器，并不能完全精确的调节出气体通入后压力在一个最佳状态。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，它设有气体流量反馈系统，通过辉光放电的光谱信号来确定反应气体浓度，分析、判断出气体流量速率的调整范围，精确的对气体流量控制器进行调整，使通入气体压力保持在最佳状态，保证薄膜的致密度和附着性。本实用新型的技术方案一种非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，包括真空腔和控制柜，真空腔下方设有真空控制柜，控制柜上设有手动操作界面和全自动操作界面，真空腔上设有侧开式炉门，真空控制柜后方设有氩气瓶和氮气瓶，真空控制柜后面设有气体压力表，还内设有气体流量反馈系统与气体压力表相连。由于设有气体流量反馈系统，可以通过辉光放电的光谱信号来确定气体浓度，分析、判断出气体流量速率的调整范围，精确的对气体流量控制器进行调整，使通入气体压力在一个合适的范围内，保证薄膜的致密度和附着性。前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，真空控制柜上设有惰性气体流量计和单色仪，真空腔上方设有真空计。由于设有单色仪可以监控真空室内溅射出的金属，给出信号控制反应气体的流量；由于设有真空计可以将真空室的真空信号传递给真空议。前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，手动操作界面上设有真空议、气体流量控制器、反映气体控制器、手动与自动切换开关和偏压检测器。前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，气体流量反馈系统包括光谱仪、分光计和光谱监视器，光谱仪设于真空腔内，光谱仪与分光计相连，分光计与光谱监视器相连，光谱监视器与气体流量控制器相连。由于设有光谱仪，可以对靶材上的辉光放电产生的光信号进行捕捉；由于设有分光计，可以对光谱进行过滤，保存特征光谱；由于设有光谱监视器，可以将特征光谱的分析结果显示出来，更加清楚的反映调整范围。前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，真空腔内真空度为IO-IPa 10~2Pao前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，侧开式炉门外设有圆盘把手。由于侧开式炉门上设有圆盘把手，可以使炉门更加方便开启。前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，圆盘把手上上设有锁紧把，圆盘把上还设有观察窗。由于设有观察窗，更加便于真空腔内溅射过程的观察。前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，真空腔内设有支撑平台，支撑平台上方设有工作架，支撑平台下方设有滑动轨道台，滑动导轨台下方设有加热管。由于设有轨道，方便了对工作架的取放。前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，真空腔四周设有磁靶，靶材上设有销钉、靶材把手和冷却水管。由于设有靶材把手方便了靶材的取放，由于设有冷却水管，使靶材工作中可以得到循环冷却。前述的非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，真空控制柜包括扩散泵、罗茨泵和机械泵。为了满足真空室高真空要求，设为三级抽气装置。前述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备中，溅射炉体内额定电压为100V 500V，额定功率为50KW。与现有技术相比，本实用新型由于设有气体流量反馈系统，可以通过辉光放电的光谱信号来确定气体浓度，分析、判断出气体流量速率的调整范围，精确的对气体流量控制器进行调整，使通入气体压力在一个合适的范围内，保证薄膜的致密度和附着性；由于设有单色仪可以监控真空室内溅射出的金属，给出信号控制反应气体的流量；由于设有真空计可以将真空室的真空信号传递给真空议；由于设有光谱仪，可以对靶材上的辉光放电产生的光信号进行捕捉；由于设有分光计，可以对光谱进行过滤，保存特征光谱；由于设有光谱监视器，可以将特征光谱的分析结果显示出来，更加清楚的反映调整范围；由于侧开式炉门上设有圆盘把手，可以使炉门更加方便开启；由于设有观察窗，更加便于溅射过程的观察；由于设有轨道，方便了对工作架的取放；由于设有靶材把手方便了靶材的取放，由于设有冷却水管，使靶材工作中可以得到循环冷却；为了满足真空室高真空要求，设为三级抽气装置。
图I是本实用新型的整体结构示意图；图2是本实用新型的后视图；图3是本实用新型控制柜的结构示意图；图4是本实用新型气体反馈系统图；图5是本实用新型真空腔上侧开式炉门的结构示意图；图6是本实用新型的侧门把手的结构示意图；图7是本实用新型的真空腔内部结构示意图；图8是本实用新型靶材结构示意图。附图中的标记为I-真空腔，2-真空控制柜，3-控制柜，4-手动操作界面，5-全自动操作界面，6-单色仪，7-真空计，8-氩气瓶，9-氮气瓶，10-气体压力表，11-惰性气体流量计，12-真空议，13-气体流量控制器，14-反映气体控制器，15-手动与自动切换开关，16-偏压检测器，17-气体流量反馈系统，18-光谱仪，19-分光计，20-光谱监视器，21-侧开式炉门，22-圆盘把手，23-锁紧把，24-观察窗，25-滑动轨道台，26-加热管，27-支撑平台，28-工作架，29-销钉，30-靶材把手，31-冷却水管，32-靶材。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。本实用新型的实施例I :如图I、图2所示，一种非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，包括真空腔I和控制柜3，真空腔I下方设有真空控制柜2，控制柜3上设有手动操作界面4和全自动操作界面5，真空腔I上设有侧开式炉门23，真空控制柜2后方设有氩气瓶8和氮气瓶9，真空控制柜2后面设有气体压力表10，还内设有气体流量反馈系统16与气体压力表10相连。真空控制柜2包括扩散泵、罗茨泵和机械泵；真空控制柜2上设有惰性气体流量计11和单色仪6 ;真空腔I上方设有真空计7。真空腔I内真空度为10-lPa。如图3所示，手动操作界面4上设有真空议12、气体流量控制开关13、反映气体控制器14、手动与自动切换开关15和偏压检测器16。如图4所示，气体流量反馈系统17包括光谱仪18、分光计19和光谱监视器20，光谱仪18设于真空腔I内，光谱仪18与分光计19相连，分光计19与光谱监视器20相连，光谱监视器20与气体压力表10相连。如图5所示，侧开式炉门21外设有圆盘把手22。如图6所示，圆盘把手上22上设有锁紧把23和观察窗24。如图7所示，真空腔I内设有支撑平台27，支撑平台上方设有工作架28，支撑平台27下方设有滑动轨道台25，滑动导轨台25下方设有加热管26。如图8所示，侧开式炉门23处设有靶材32，靶材32上设有销钉29、靶材把手30和冷却水管31。[0035]本实用新型的实施例2 :如图I、图2所示，一种非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，包括真空腔I和控制柜3，真空腔I下方设有真空控制柜2，控制柜3上设有手动操作界面4和全自动操作界面5，真空腔I上设有侧开式炉门23，真空控制柜2后方设有氩气瓶8和氮气瓶9，真空控制柜2后面设有气体压力表10，还内设有气体流量反馈系统16与气体压力表10相连。真空控制柜2包括扩散泵、罗茨泵和机械泵；真空控制柜2上设有惰性气体流量计11和单色仪6 ;真空腔I上方设有真空计7。真空腔I内真空度为10-lPa。如图3所示，手动操作界面4上设有真空议12、气体流量控制开关13、反映气体控制器14、手动与自动切换开关15和偏压检测器16。如图4所示，气体流量反馈系统17包括光谱仪18、分光计19和光谱监视器20，光谱仪18设于真空腔I内，光谱仪18与分光计19相连，分光计19与光谱监视器20相连，光谱监视器20与气体压力表10相连。如图5所示，侧开式炉门21外设有圆盘把手22。如图6所示，圆盘把手上22上设有锁紧把23和观察窗24。·如图7所示，真空腔I内设有支撑平台27，支撑平台上方设有工作架28，支撑平台27下方设有滑动轨道台25，滑动导轨台25下方设有加热管26。如图8所示，侧开式炉门23处设有靶材32，靶材32上设有销钉29、靶材把手30和冷却水管31。本实用新型的实施例3 :如图I、图2所示，一种非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，包括真空腔I和控制柜3，真空腔I下方设有真空控制柜2，控制柜3上设有手动操作界面4和全自动操作界面5，真空腔I上设有侧开式炉门23，真空控制柜2后方设有氩气瓶8和氮气瓶9，真空控制柜2后面设有气体压力表10，还内设有气体流量反馈系统16与气体压力表10相连。真空控制柜2包括扩散泵、罗茨泵和机械泵；真空控制柜2上设有惰性气体流量计11和单色仪6 ;真空腔I上方设有真空计7。真空腔I内真空度为10-2Pa。如图3所示，手动操作界面4上设有真空议12、气体流量控制开关13、反映气体控制器14、手动与自动切换开关15和偏压检测器16。如图4所示，气体流量反馈系统17包括光谱仪18、分光计19和光谱监视器20，光谱仪18设于真空腔I内，光谱仪18与分光计19相连，分光计19与光谱监视器20相连，光谱监视器20与气体压力表10相连。如图5所示，侧开式炉门21外设有圆盘把手22。如图6所示，圆盘把手上22上设有锁紧把23和观察窗24。如图7所示，真空腔I内设有支撑平台27，支撑平台上方设有工作架28，支撑平台27下方设有滑动轨道台25，滑动导轨台25下方设有加热管26。如图8所示，侧开式炉门23处设有靶材32，靶材32上设有销钉29、靶材把手30和冷却水管31。本实用新型的工作原理真空腔I抽至高真空后，打开流量控制器13，通入氩气和氮气，气体压力表10显示真空腔I内气体压力，通过气体流量反馈系统17对真空腔I内的氩气量进行检测，控制氩气流量控制器13，保证真空度在10-1 10-3Pa，溅射靶材施加50-500V的负电压，产生辉光放电，氩离子轰击溅射靶材表面，使溅射靶材原子从靶表面溅射下来，向基片迁移。迁移过程中部分被电离，并在基片负偏压的作用下沉积于基片，形成膜层。镀膜过程中可以通过观察窗进行观 察。
权利要求1.一种非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，包括真空腔(I)和控制柜(3)，其特征在于真空腔(I)下方设有真空控制柜(2)，控制柜(3)上设有手动操作界面(4)和全自动操作界面(5)，真空腔(I)上设有侧开式炉门(23)，真空控制柜(2)后方设有氩气瓶(8)和氮气瓶(9)，真空控制柜(2)后面设有气体压力表(10)，还内设有气体流量反馈系统(16)与气体压力表(10)相连。
2.根据权利要求I所述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，其特征在于真空控制柜(2)上设有惰性气体流量计(11)和单色仪(6)，真空腔(I)上方设有真空计(J)。
3.根据权利要求2所述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，其特征在于手动操作界面(4)上设有真空议(12)、气体流量控制器(13)、反映气体控制器(14)、手动与自动切换开关(15)和偏压检测器(16)。
4.根据权利要求3所述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，其特征在于气体流量反馈系统(17)包括光谱仪(18)、分光计(19)和光谱监视器(20)，光谱仪(18)设于真空腔(I)内，光谱仪(18)与分光计(19)相连，分光计(19)与光谱监视器(20)相连，光谱监视器(20)与气体流量控制器(13)相连。
5.根据权利要求4所述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，其特征在于侧开式炉门(21)外设有圆盘把手(22)。
6.根据权利要求5所述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，其特征在于圆盘把手上(22 )上设有锁紧把(23 )和观察窗(24)。
7.根据权利要求6所述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，其特征在于真空腔(I)内设有支撑平台(27)，支撑平台上方设有工作架(28)，支撑平台(27)下方设有滑动轨道台(25)，滑动导轨台(25)下方设有加热管(26)。
8.根据权利要求7所述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，其特征在于侧开式炉门(23)处设有靶材(32)，靶材(32)上设有销钉(29)、靶材把手(30)和冷却水管(31)。
9.根据权利要求I所述非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，其特征在于真空控制柜(2)包括扩散泵、罗茨泵和机械泵。
专利摘要本实用新型公开了一种非平衡闭合场磁控溅射离子镀设备，包括真空腔(1)和控制柜(3)，真空腔(1)下方设有真空控制柜(2)，控制柜(3)上设有手动操作界面(4)和全自动操作界面(5)，真空腔(1)上设有侧开式炉门(18)，真空控制柜(2)后方设有氩气瓶(8)和氮气瓶(9)，真空控制柜(2)后面设有气体压力表(10)，还内设有气体流量反馈系统(16)与气体压力表(10)相连。本实用新型设有气体流量反馈系统，通过辉光放电的光谱信号来确定反应气体浓度，分析、判断出气体流量速率的调整范围，精确的对气体流量控制器进行调整，使通入气体压力保持最佳状态，保证薄膜的致密度和附着性。
文档编号C23C14/52GK202643827SQ20122023327
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者文晓斌, 栾亚 申请人:文晓斌