一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台的制作方法

本发明属于镀膜领域，具体涉及一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台。

背景技术：

具备优异力学性能的纳米薄膜在石油、化工、制药等领域具有广泛的应用前景。磁控溅射仪是一种先进、普及、成熟的镀膜仪器，适用于制备金属强化膜、半导体太阳能薄膜、磁性器件薄膜甚至陶瓷薄膜。通过磁控溅射镀膜，成膜速度快，薄膜质量高，膜-基结合力强，薄膜成分、结构均匀。磁控溅射仪在镀膜时，其靶材与基体的距离会严重影响成膜质量。目前，靶材与基体的距离只能通过手柄手动调节，具有很大误差，且样品台较重，转动手柄费时费力。因此，如何开发适用于磁控溅射仪的自动升降靶材的试验平台，能够精确的调整基体与靶材的间距，已经成为优质薄膜研发领域的关键性难题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台，以使得磁控溅射仪在镀膜过程中，可以自动精确的调整基体与靶材的间距，提高成膜质量。

本发明技术方案如下：

一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台，其特征在于，包括冷却水箱平台及设置在冷却水箱平台下方的自动升降装置，所述冷却水箱平台包括冷却水箱、设置在冷却水箱上方的靶材架及设置在靶材架上设有靶材；所述自动升降装置包括直线电机、直线电机输出轴、第一铰接座、第二铰接座、第一销轴、第二销轴、第二连杆、第三连杆、第一滚轮及第一滑槽，所述第一滑槽及第二铰接座分别设置在冷却水箱底部两侧靠近端部位置处，所述第一滚轮配合设置在第一滑槽内，且第一滚轮能够在第一滑槽内滑动；所述第三连杆的一端与第一滚轮活动连接，另一端与第一铰接座相连，所述第二连杆一端与第二铰接座相连，另一端通过第一销轴与直线电机输出轴活动连接，所述第二连杆与第三连杆中部通过第二销轴活动连接。

所述一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台，其特征在于，所述冷却水箱上设有冷却水管，所述冷却水管与靶材架内部相连，用于对靶材进行冷却。

所述一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台，其特征在于，所述冷却水箱的下端设有排水口，所述排水口上设置有排水口密封盖，所述冷却水箱的高台上方设置有进水口，所述进水口上设置有进水口密封盖。

所述一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台，其特征在于，所述靶材架设有两个包括第一靶材架及第二靶材架，所述第一靶材架及第二靶材架对称设置在冷却水箱上方位置，所述第一靶材架内部设置有第一冷却水管，第一冷却水管与冷却水箱相接，第一靶材架上固定连接有第一靶材；所述第二靶材架内部设置有第二冷却水管，第二冷却水管与冷却水箱相接，第二靶材架上方固定连接有第二靶材。

所述一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台，其特征在于，所述冷却水箱内部冷却介质采用去离子水。

本发明的有益效果是：

1）该自动升降靶材平台设计巧妙，结构合理，自动化程度高，且使用方便，能够自动升降靶材所在的试验平台，调节镀膜的间距。

2）试验平台采用冷却水箱平台，将冷却水箱置于主腔内部，能够改善镀膜时的真空度，且提高冷却效率，在磁控溅射仪内应用本装置镀膜，操作简单，自动性高，稳定性强，制备薄膜的膜基结合力强，性能优异。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图中：1-第一铰接座，2-磁控溅射仪主腔，3-第二铰接座，4-排水口密封盖，5-冷却水箱，6-主腔观察孔，7-玻璃挡板，8-磁控溅射仪密封法兰，9-第一基体，10-第一样品架，11-样品台，12-隔离挡板，13-第一连杆，14-磁控溅射仪密封盖，15-电机，16-第二样品架，17-第二基体，18-第一靶材，19-第一靶材架，20-第一冷却水管，21-进水口密封盖，22-去离子水，23-第一滑槽，24-第一滚轮，25-直线电机，26-密封圈，27-直线电机输出轴，28-第一销轴，29-第二连杆，30-第二销轴，31-第三连杆，32-第二靶材，33-第二靶材架，34-第二冷却水管。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种适用于磁控溅射仪的自动升降靶材平台，包括冷却水箱平台和自动升降装置。

冷却水箱平台包括冷却水箱5、排水口密封盖4、进水口密封盖21、第一冷却水管20、第二冷却水管34、第一靶材架19、第二靶材架33、第一靶材18与第二靶材32组成；所述冷却水箱5下端设置有排水口，排水口上设置有可拆卸的排水口密封盖4，冷却水箱5高台上方设置有进水口，进水口上设置有可拆卸的进水口密封盖21。冷却水箱5上方固定连接第一靶材架19，第一靶材架19内部设置有第一冷却水管20，第一冷却水管20与冷却水箱5固定连接，第一靶材架19上固定连接有第一靶材18；同时，冷却水箱5上方固定连接第二靶材架33，第二靶材架33内部设置有第二冷却水管34，第二冷却水管34与冷却水箱5固定连接，第二靶材架33上方固定连接有第二靶材32；冷却水箱5内设置有去离子水22。

自动升降装置包括直线电机25、直线电机输出轴27、第一铰接座1、第二铰接座3、第一销轴28、第二销轴30、第二连杆29、第三连杆31、密封圈26、第一滚轮24与第一滑槽23组成；冷却水箱5下表面两侧位置分别固定连接有第一滑槽23与第二铰接座3，第一滑槽23上滑动配合设置第一滚轮24，第一滚轮24与第三连杆31的一端活动连接，第三连杆31的另一端与第一铰接座1活动连接，第一铰接座1与磁控溅射仪主腔2底部固定连接；在所述第三连杆31中部设有第二销轴30，第二销轴30与第二连杆29的中部活动连接，第二连杆29的一端与第二铰接座3活动连接，第二连杆29的另一端通过第一销轴28与直线电机输出轴27连接；直线电机输出轴27的另一端与直线电机25的动子座固定连接。直线电机输出轴27穿设于磁控溅射仪主腔2，穿设连接部位设置有密封圈26。

磁控溅射仪密封法兰8设置在磁控溅射仪主腔2上方，电机15与第一连杆13相连，样品台11与第一连杆13相连、第一基体9、第一样品架10、第二样品架16分别设置在样品台11上，第一基体9、第二基体17分别设置在第一样品架10、第二样品架16上，磁控溅射仪密封盖14设置在第一连杆13上部，起到密封作用，隔离挡板12设置在样品台11，用于工作隔离。

工作过程：首先，抬起磁控溅射仪密封法兰8，使其与磁控溅射仪主腔2分离，将第一基体9与第二基体17分别黏在第一样品架10与第二样品架16上。随后，将第一靶材18与第二靶材32分别放置于第一靶材架19与第二靶材架33上。再调节直线电机25的直线电机输出轴27向右运动，拖动第一销轴28向左实现水平方向向右运动，从而带动第二连杆29和第三连杆31绕第二销轴30转动，与第三连杆31活动连接的第一滚轮24会沿着第一滑槽23水平向右运动，进而使冷却水箱5向下运动，使得第一靶材18与第二靶材32与第一基体9和第二基体17的竖直方向间距增大，待冷却水箱5降低至最低位置，关闭直线电机25。接着将磁控溅射仪密封法兰8与磁控溅射仪主腔2固定连接，确认磁控溅射仪密封盖14已经关闭，随后开始镀膜前的抽真空工作（磁控溅射仪原有功能，本专利只涉及升降平台）。抽真空完毕后，通过磁控溅射仪主腔2上设置的主腔观察孔6，在玻璃挡板7外观察，并打开电机15，电机15通过第一连杆13带动样品台11转动，最终将第一基体9与第二基体17分别调整至第一靶材18与第二靶材32的正上方位置。样品台11中部设置有透明的隔离挡板12，防止在镀膜过程中，两种靶材给基体镀膜时相互干扰。确保基体位于靶材正上方的位置后，调节直线电机25的直线电机输出轴27向左运动，拖动第一销轴28向左实现水平方向向左运动，从而带动第二连杆29和第三连杆31绕第二销轴30转动，与第三连杆31活动连接的第一滚轮24会沿着第一滑槽23水平向左运动，进而使冷却水箱5向上运动，使得第一靶材18与第二靶材32与第一基体9和第二基体17的竖直方向间距减少，待靶材与基体间距达到最佳的镀膜位置，关闭直线电机25。随后开始磁控溅射仪的镀膜工作。

冷却水的更换：抬起磁控溅射仪密封法兰8，使其与磁控溅射仪主腔2分离，再调节直线电机25的直线电机输出轴27向左运动，拖动第一销轴28向左实现水平方向向左运动，从而带动第二连杆29和第三连杆31绕第二销轴30转动，与第三连杆31活动连接的第一滚轮24会沿着第一滑槽23水平向左运动，进而使冷却水箱5向上运动，使得第一靶材18与第二靶材32与第一基体9和第二基体17的竖直方向间距减少，待冷却水箱5提升至最高位置处（处于磁控溅射仪主腔外），关闭直线电机25。长时间使用后，需更换去离子水22，可打开排水口密封盖4，待去离子水22全部排出冷却水箱5外，关闭排水口密封盖4。随后，打开进水口密封盖14，将去离子水22倒入冷却水箱5中，待液面处于进水口位置时，关闭冷却水箱的进水口密封盖14。再调节直线电机25的直线电机输出轴27向右运动，拖动第一销轴28向左实现水平方向向右运动，从而带动第二连杆29和第三连杆31绕第二销轴30转动，与第三连杆31活动连接的第一滚轮24会沿着第一滑槽23水平向右运动，进而使冷却水箱5向下运动，待冷却水箱5降低至最低位置，关闭直线电机25，最后将磁控溅射仪密封法兰8与磁控溅射仪主腔2固定连接，完成冷却水的更换。