一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置的制作方法

本发明涉及镀膜领域，具体涉及一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置。

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，且试验台较重，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靶与基之间间距自动调节装置，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。

本发明的技术方案如下：

一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置，其特征在于，包括靶材试验台及设置在靶材试验台下方的试验台自动升降装置，所述试验台自动升降装置包括试验台、样品架、基体、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、第三连杆及第一滚轮，所述试验台底部设置有第一滑槽，所述第二铰接座及第一滑槽分别设置在试验台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，且能在第一滑槽内滑动；所述第三连杆一端与第一滚轮活动连接，另一端与第一铰接座相连，所述第二连杆的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相连，所述第二连杆与第三连杆中部通过第二销轴活动连接。

所述的一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置，其特征在于，所述靶材试验台包括冷却水箱、设置在冷却水箱上的靶材架、设置在靶材架上的靶材，所述靶材架内部设有冷却水管，并通过冷却水管与冷却水箱相连通。

所述的一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置，其特征在于，所述靶材试验台上设有转动装置，所述转动装置包括电机及设置在电机的电机轴上的第一连杆，所述第一连杆与靶材试验台固定连接。

所述的一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置，其特征在于，所述冷却水箱下端设有排水口，所述排水口上设有排水口密封盖，所述冷却水箱上方设有进水口，所述进水口上设有进水口密封盖。

所述的一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置，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底部，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连，所述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连，第二靶材架上方固定连接有第二靶材。

所述的一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置，其特征在于，所述冷却水箱内的冷却介质采用去离子水。

本发明的有益效果是：

1）该自动调节装置设计巧妙，结构合理，自动化程度高且使用方便，能够自动升降携带基体的试验台，调节镀膜的间距。

2）冷却水箱设置在靶材试验台上，从而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。

3）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-第二铰接座，3-试验台，4-第一样品架，5-第一基体，6-主腔观察孔，7-玻璃挡板，8-第一靶材，9-第一靶材架，10-第一冷却水管，11-冷却水箱，12-磁控溅射仪密封法兰，13-第一连杆，14-磁控溅射仪密封法兰盖，15-磁控溅射仪密封盖，16-电机，17-进水口密封盖，18-进水口，19-去离子水，20-排水口密封盖，21-第二冷却水管，22-第二靶材架，23-第二靶材，24-磁控溅射仪主腔，25-第二基体，26-第二样品架，27-第一滑槽，28-直线电机，29-直线电机输出轴，30-密封圈，31-第一滚轮，32-第一销轴，33-第二连杆，34-第二销轴，35-第三连杆。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的描述：

如图1所示，一种适用于磁控溅射仪的靶与基之间间距自动调节装置，包括靶材试验台和试验台自动升降装置。

冷靶材试验台包括冷却水箱11、排水口密封盖20、进水口密封盖17、进水口18、第一冷却水管10、第二冷却水管21、第一靶材架9、第二靶材架22、第一靶材8与第二靶材23组成；所述冷却水箱11下放设置有排水口，排水口上设置有可拆卸的排水口密封盖20，冷却水箱11上方设置有进水口18，进水口18上设置有可拆卸的冷却水进水管密封盖17。冷却水箱11下方固定连接第一靶材架9，第一靶材架9内部设置有第一冷却水管10，第一冷却水管10与冷却水箱11固定连接，第一靶材架9上固定连接有第一靶材8；同时，冷却水箱11下方固定连接第二靶材架22，第二靶材架22内部设置有第二冷却水管21，第二冷却水管21与冷却水箱11固定连接，第二靶材架21上方固定连接有第二靶材23；冷却水箱11内设置有去离子水19。另外，冷却水箱11的上部与第一连杆13固定连接，第一连杆13与电机15传动连接，进水口18与磁控溅射仪密封法兰12固定连接。

试验台自动升降装置包括试验台3、第一样品架4、第一基体5、第二基体25、第二样品架26、直线电机28、直线电机输出轴29、第一铰接座1、第二铰接座2、第一销轴32、第二销轴34、第二连杆33、第三连杆35、密封圈30、第一滚轮31与第一滑槽27组成；试验台3下表面固定连接有第一滑槽27与第二铰接座2，第一滑槽27上滑动配合设置第一滚轮31。第一滚轮31与第三连杆35的一端活动连接，第三连杆35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24底部固定连接；在所述第三连杆35中部固定连接有第二销轴34，第二销轴34与第二连杆33的中部活动连接，第二连杆33的一端与第二铰接座2活动连接，第二连杆33的另一端通过第一销轴32与直线电机输出轴29固定连接；直线电机输出轴29的另一端与直线电机28的动子座固定连接。直线电机输出轴29穿设于磁控溅射仪主腔24，且在穿设连接部位设置有密封圈30；试验台26上方设置有第一样品架4与第二样品架26，第一样品架4、第二样品架26分别与第一基体5、第二基体25固定连接。

磁控溅射仪密封法兰12设置在磁控溅射仪主腔24上方，磁控溅射仪密封法兰12顶部设有磁控溅射仪法兰盖14，第一连杆13与磁控溅射仪法兰盖14连接处设有磁控溅射仪密封盖15。

工作过程：首先，抬起磁控溅射仪密封法兰,12，使其与磁控溅射仪主腔24分离，将第一基体5与第二基体25分别黏在第一样品架4与第二样品架26上。随后，将第一靶材8与第二靶材23分别放置于第一靶材架9与第二靶材架22上。再调节电机28的直线电机输出轴29向右运动，拖动第一销轴32向左实现水平方向向右运动，从而带动第二连杆33和第三连杆35绕第二销轴34转动，与第三连杆35活动连接的第一滚轮31会沿着第一滑槽27水平向右运动，进而使试验台3向下运动，使得第一靶材8与第二靶材23与第一基体5和第二基体25的竖直方向间距增大，待试验台3降低至最低位置，关闭电机28。接着将磁控溅射仪密封法兰12与磁控溅射仪主腔24固定连接，确认磁控溅射仪密封盖15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24上设置的主腔观察孔6，在玻璃挡板7外观察，并打开第一电机16，第一电机16通过第一连杆13带动冷却水箱11转动，最终将第一靶材8与第二靶材23分别调整至第一基体5与第二基体25的正上方位置。确保靶材位于基体正上方的位置后，调节直线电机28的直线电机输出轴29向左运动，拖动第一销轴32向左实现水平方向向左运动，从而带动第二连杆33和第三连杆35绕第二销轴34转动，与第三连杆35活动连接的第一滚轮31会沿着第一滑槽27水平向左运动，进而使试验台3向上运动，使得第一靶材8与第二靶材23与第一基体5和第二基体25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28。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12，使其与磁控溅射仪主腔24分离，需更换去离子水19，可打开排水口密封盖20，待去离子水19全部排出冷却水箱外，关闭排水口密封盖20。随后，打开进水口密封盖17，将去离子水19通过进水口18倒入冷却水箱11中，待液面处于进水口位置时，关闭进水口密封盖17完成冷却水的更换。