一种卧式多层磁控镀膜复合CVD设备的制作方法

本实用新型涉及卷对卷cvd薄膜生长设备领域，具体涉及一种卧式多层磁控镀膜复合cvd设备。

背景技术：

cvd薄膜生长在普通气相沉积法覆膜中，通过单温区或者多温区沉积形成单面或者双面的薄膜且皆为单层薄膜。等离子增强cvd覆膜同样无法制备实用性及需求更高的多层特性金属薄膜夹纳米薄膜形式的复合薄膜。目前制作金属薄膜夹纳米薄膜形式的复合薄膜的设备，不易做到腔体内的气体在各个独立工作腔室的互不干扰。

现有的薄膜生长技术主要采用气相沉积法或者等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)，可以连续且快速地制备大面积、高质量的薄膜和cvd覆膜，通过将所需原料气体进入腔体内，经温区加热冷却后，在基材上快速制备高质量、大面积的薄膜。等离子体增强化学气相沉积法，借助微波或射频等使含有薄膜成分原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。该方法的优点是基本温度低，沉积速率快，成膜质量好，针孔较少，不易龟裂。

但是气相沉积法和pecvd两种方法制备覆膜成型，皆为单面或者双面单层薄膜，若需制备金属薄膜夹纳米薄膜形式的复合薄膜，无法达到所期望的效果；且制备此类薄膜需要多个独立工作腔室共同协作，在多个工作腔室工作时，各腔体通入原料气体及保护气体不尽相同，不易做到各腔体内气体的互不干扰。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种卧式多层磁控镀膜复合cvd设备。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

本实用新型提供一种卧式多层磁控镀膜复合cvd设备，包括设备框架，所述设备框架的顶部设有放卷机构、结构阀三、结构阀二、结构阀一、收卷机构、第一射频腔体、第二射频腔体、温区一、温区二；

所述放卷机构包括放卷舱、放卷轴，放卷轴位于放卷舱的中心轴向上，放卷舱的一端通过第一法兰与第一射频腔体的一端连接；

所述第一射频腔体的另一端与结构阀三的一端连接，结构阀三的另一端与温区二的一端连接，温区二的另一端与结构阀二的一端连接，结构阀二的另一端与温区一的一端连接，温区一的另一端与结构阀一的一端连接，结构阀一的另一端与第二射频腔体的一端连接；

所述结构阀三、温区一、结构阀二、温区二、结构阀一的内部均具有相同直径的圆柱状空腔，圆柱状空腔内贯穿设有石英管；

所述收卷机构包括收卷舱、收卷轴，收卷轴位于收卷舱的中心轴向上；收卷舱通过第二法兰与第二射频腔体的另一端连接；

所述第一射频腔体内设有第一发射电极、第一靶材、第一接地电极，第一靶材对称设于第一发射电极的底部与第一接地电极的顶部；

所述第二射频腔体内设有第二发射电极、第二靶材、第二接地电极，第二靶材对称设于第二发射电极的底部与第二接地电极的顶部。

作为本实用新型进一步的方案，所述放卷舱内设有用于驱动放卷轴旋转的旋转电机；所述收卷舱内设有用于驱动收卷轴旋转的旋转电机。

作为本实用新型进一步的方案，所述温区一、温区二内均设有加热炉。

作为本实用新型进一步的方案，所述第一发射电极位于第一射频腔体的内腔顶部且其呈纵截面呈倒t字形，第一接地电极位于第一射频腔体的内腔底部且其纵截面呈t字形，第一射频腔体的顶壁连接有第一复合真空计。

作为本实用新型进一步的方案，所述第二发射电极位于第二射频腔体的内腔顶部且其呈纵截面呈倒t字形，第二接地电极位于第二射频腔体的内腔底部且其纵截面呈t字形，第二射频腔体的顶壁连接有第二复合真空计。

作为本实用新型进一步的方案，所述第一法兰的底部设有抽气口四；所述第二法兰的顶部设有进气口一。

作为本实用新型进一步的方案，所述结构阀一的顶部和底部分别设有进气口二、抽气口一；所述结构阀二的顶部和底部分别设有进气口三、抽气口二；所述结构阀三的顶部和底部分别设有进气口四、抽气口三。

作为本实用新型进一步的方案，所述设备框架的内部设有机械泵，设备框架的外壁上设有射频控制仪、流量控制仪。

上述卧式多层磁控镀膜复合cvd设备的工作方法，包括以下步骤：

1)向放卷舱内通入惰性气体ar，放卷轴上塞装卷装的基材，放卷舱内的旋转电机卷动基材；

2)射频控制仪控制开启射频电源，第一射频腔体内的第一发射电极、第一靶材、第一接地电极工作，对靶体进行激发；促使靶体材料溅射至基材覆膜形成金属薄膜；

3)随着收卷舱内旋转电机的卷动作用，基材向前经过温区二、温区一，第二射频腔体内的第二发射电极、第二靶材、第二接地电极工作，对靶体进行激发，促使靶体材料溅射至基材再覆纳米薄膜、金属薄膜，附着生长成膜后的基材随着收卷轴的旋转收紧作用不断缠绕成卷；

4)待收卷轴持续工作收集生长膜后的基材，关闭机械泵，进气口一、进气口二、进气口三、进气口四持续通入ar使石英管腔体维持在大气压下，打开收卷舱，取出覆膜后的收卷轴，收集薄膜。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的卧式多层磁控镀膜复合cvd设备，在卷对卷基础上采用收卷轴与放卷轴联动，基材经过第一射频腔体与第二射频腔体的磁控溅射，借助射频控制仪先将靶材激发溅射到基材上形成一层金属薄膜，再经两温区沉积形成由原料气体制得的纳米薄膜，可在基材上连续覆膜，得到金属薄膜夹纳米薄膜形式的复合薄膜，通过在两个射频腔体、两个温区两端各设置一个进气口、一个抽气口，工作时进气口、抽气口工作达到动态平衡，使得各腔体内气体在工作时达到互不干扰的效果。该cvd设备可以连续、快速、高效地制备大面积、高质量金属薄膜夹纳米薄膜形式的复合薄膜。

2、本实用新型通过将基材水平横穿连接放卷轴、收卷轴，在没有载架情况下，增大了基材覆膜面积；第一射频腔体经射频控制仪激发，首先在基材上溅射一层金属薄膜，在收卷轴旋转电机作用下前行，经过温区一，在前层薄膜基础上继续覆一层纳米薄膜；经过温区二，在前层纳米薄膜基础上再完善纳米薄膜层，再经第二射频腔体，靶材溅射再覆一层金属薄膜，最后收卷轴持续旋转收紧后，在基材上制得金属薄膜夹纳米薄膜形式的复合薄膜。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型卧式多层磁控镀膜复合cvd设备的结构示意图。

图中：1、机械泵；2、收卷舱；3、收卷轴；4、基材；5、第二射频腔体；6、第二法兰；7、进气口一；8、第二复合真空计；9、第二发射电极；10、第二靶材；11、第二接地电极；12、抽气口一；13、结构阀一；14、进气口二；15、温区一；16、抽气口二；17、结构阀二；18、进气口三；19、温区二；20、石英管；21、抽气口三；22、结构阀三；23、进气口四；24、第一发射电极；25、第一靶材；26、第一接地电极；27、第一射频腔体；28、抽气口四；29、放卷轴；30、放卷舱；31、射频控制仪；32、流量控制仪；33、触摸控制面板；34、设备框架；35、第一法兰；36、第一复合真空计。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

参阅图1所示，本实施例提供一种卧式多层磁控镀膜复合cvd设备，包括设备框架34，设备框架34的顶部设有放卷机构、结构阀三22、结构阀二17、结构阀一13、收卷机构、第一射频腔体27、第二射频腔体5、温区一15、温区二19。

具体地，放卷机构包括放卷舱30、放卷轴29，放卷舱30用于通入惰性气体ar，放卷轴29用于赛装卷装的基材4。放卷舱30内设有用于驱动放卷轴29旋转的旋转电机。放卷轴29位于放卷舱30的中心轴向上，放卷舱30的一端通过第一法兰35与第一射频腔体27的一端连接。

第一射频腔体27的另一端与结构阀三22的一端连接，结构阀三22的另一端与温区二19的一端连接，温区二19的另一端与结构阀二17的一端连接，结构阀二17的另一端与温区一15的一端连接，温区一15的另一端与结构阀一13的一端连接，结构阀一13的另一端与第二射频腔体5的一端连接。

收卷机构包括收卷舱2、收卷轴3，收卷舱2内设有用于驱动收卷轴3旋转的旋转电机，收卷轴3位于收卷舱2的中心轴向上。收卷舱2通过第二法兰6与第二射频腔体5的另一端连接。结构阀三22、温区一15、结构阀二17、温区二19、结构阀一13的内部均具有相同直径的圆柱状空腔，圆柱状空腔内贯穿设有石英管20。温区一15、温区二19内均设有加热炉。

所述第一射频腔体27内设有第一发射电极24、第一靶材25、第一接地电极26，第一发射电极24位于第一射频腔体27的内腔顶部且其呈纵截面呈倒t字形，第一接地电极26位于第一射频腔体27的内腔底部且其纵截面呈t字形，第一靶材25对称设于第一发射电极24的底部与第一接地电极26的顶部。第一射频腔体27的顶壁连接有第一复合真空计36。

所述第二射频腔体5内设有第二发射电极9、第二靶材10、第二接地电极11，第二发射电极9位于第二射频腔体5的内腔顶部且其呈纵截面呈倒t字形，第二接地电极11位于第二射频腔体5的内腔底部且其纵截面呈t字形，第二靶材10对称设于第二发射电极9的底部与第二接地电极11的顶部。第二射频腔体5的顶壁连接有第二复合真空计8。

所述第一法兰35的底部设有抽气口四28；所述第二法兰6的顶部设有进气口一7。所述结构阀一13的顶部和底部分别设有进气口二14、抽气口一12。所述结构阀二17的顶部和底部分别设有进气口三18、抽气口二16。所述结构阀三22的顶部和底部分别设有进气口四23、抽气口三21。多个抽气口与进气口的设计，可供机械泵1对石英管20内腔体抽取真空，保证设备通入原料气体及所需使用的其他气体时对于真空度的需求。同时各工作腔体顶部和底部的进气口、抽气口工作时一端进气一端抽气，达到气体的动态平衡，借此使各工作腔体在工作时腔体内气体互不干扰。

设备框架34的内部设有机械泵1，设备框架34的外壁上设有射频控制仪31、流量控制仪32、触摸控制面板33。

实施例2

参阅图1所示，本实施例提供一种卧式多层磁控镀膜复合cvd设备的工作方法，包括以下步骤：

1)向放卷舱30内通入惰性气体ar，放卷轴29上塞装卷装的基材4，放卷舱30内的旋转电机卷动基材；

2)射频控制仪31控制开启射频电源，第一射频腔体27内的第一发射电极24、第一靶材25、第一接地电极26工作，对靶体进行激发；促使靶体材料溅射至基材4覆膜形成金属薄膜；

3)随着收卷舱2内旋转电机的卷动作用，基材向前经过温区二19、温区一15，第二射频腔体5内的第二发射电极9、第二靶材10、第二接地电极11工作，对靶体进行激发，促使靶体材料溅射至基材4再覆纳米薄膜、金属薄膜，附着生长成膜后的基材随着收卷轴3的旋转收紧作用不断缠绕成卷；

4)待收卷轴3持续工作收集生长膜后的基材，关闭机械泵1，进气口一7、进气口二14、进气口三18、进气口四23持续通入ar使石英管20腔体维持在大气压下，打开收卷舱2，取出覆膜后的收卷轴3，收集薄膜。

上述卧式多层磁控镀膜复合cvd设备的工作方法，具体工作过程如下：

s1、将卷装的基材4塞装到放卷轴29上，牵引铜箔通过石英管20后连接到收卷轴3上，关闭结构阀一13、结构阀二17、结构阀三22，启动机械泵1，密封石英管20后，启动真空泵将各腔体抽真空到10¹pa；

s2、温区一15、温区二19内的加热炉程序升温到800℃后，进气口一7、进气口四23持续通入保护气体，进气口二14、进气口三18通入保护气体与原料气体的混合气体，同时抽气口一12、抽气口二16、抽气口三21、抽气口四28保持相同功率抽气，使各工作腔体内气体互不干扰；

s3、启动射频控制仪31，激发第一射频腔体27与第二射频腔体5，激发靶体向放卷轴29作用下的基材上溅射覆一层金属薄膜，接着在收卷舱2内旋转电机作用下基材继续前行，温区一15、温区二19降温；基材经过温区二19，在前层薄膜基础上继续覆一层纳米薄膜，经过温区一15，在前层纳米薄膜基础上再完善纳米薄膜层，再经过第二射频腔体5，激发靶体后再覆一层金属薄膜，附着生长金属薄膜夹纳米薄膜形式的复合薄膜后的基材，随着收卷轴3的旋转收紧作用不断缠绕成卷；

s4、待收卷轴3持续旋转得到复合薄膜后的基材，关闭机械泵1，进气口一7、进气口二14、进气口三18、进气口四23持续通入ar使石英管20内腔体维持在大气压下，打开收卷舱2后取出覆膜后的卷轴，收集薄膜。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。