双倒筒靶结合基片双轴旋转的镀膜装置制造方法及图纸

一种双倒筒靶结合基片双轴旋转的镀膜装置，包括：转动驱动轴１、基片导轨２以及基片３，圆筒形靶材９，真空腔体１６，由转动驱动轴１、基片导轨２以及基片３构成双轴旋转机构，其特征是它还包括：圆筒形靶材１０、圆筒形靶材１０位于圆筒形靶材９相对应的另一端，加热丝１１、连接加热丝两端的电极１３、１４，圆筒形热屏蔽层１５，由多根加热丝１１围成圆筒形加热器１２，圆筒形加热器１２位于圆筒形热屏蔽层１５之中，所述的双轴旋转机构位于圆筒形加热器１２之中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于真空
，它特别涉及薄膜材料的物理气相沉积装置。
技术介绍
溅射沉积方法是薄膜制备技术中的重要方法，然而溅射方法与众多物理气相沉积方法(如蒸发、脉冲激光沉积)相比，其沉积速率低。在大多数情况下溅射沉积方法的沉积速率比蒸发、脉冲激光沉积低1～2个数量级。一方面较低的沉积速率将延长薄膜的制备时间而降低生产效率；另一方面，对于许多氧化物薄膜材料的制备要求对薄膜材料进行原位热处理，即在成膜过程中基片一直处于高温状态，薄膜制备时间的越长，基片与薄膜间的互扩散问题将越严重，而这种互扩散会降低薄膜的性能。所以，在保证薄膜成膜质量的前提下，我们希望能够尽量提高薄膜的成膜速率。大面积双面薄膜的制备是提高薄膜生产效率的有效方法，然而大面积双面薄膜的制备必须考虑薄膜均匀性和两面一致性的问题，这需要通过基片或沉积源的运动来解决。在众多运动方式中，仅有基片双轴旋转(技术专利ZL01206056.9)在不降低沉积速率的前提下，保证了大面积薄膜的均匀性和两面一致性，所以其特别适用于大面积双面薄膜的制备。虽然大面积薄膜的制备提高了生产效率，但是热处理时间并未减少，所以基片与薄膜间的互扩散问题仍没有解决。如图1所示，技术专利ZL01206056.9采用的基片旋转方式和装置是转动驱动轴1与基片导轨2相连，用以驱动基片3做面外旋转。由于导轨2具有一定的倾角，基片在每次翻转过程中，在重力的作用下都会做一定角度的面内旋转，从而实现了基片的双轴旋转，图2为该过程的示意图。传统的倒筒靶设备结构示意图如图3所示，转动驱动轴1，基片导轨2及基片3构成了双轴旋转机构。4为圆筒形靶材，处于做双轴旋转的基片3的上方，5为圆筒形的辐射式加热器，其中6为紧密绕制的加热丝，7为热屏蔽层，整个装置固定在真空腔体8中。采用这种配置的成膜时间较长。一方面因为倒筒靶直流溅射制备薄膜成膜速率一般都较低；另一方面这种加热器对沉积源有很强的屏蔽作用，这也使沉积速率降低了许多。专利技术的内容本专利技术的目的是提供一种双倒筒靶结合基片双轴旋转的镀膜装置，采用本专利技术的装置，可以提高双面薄膜的沉积速率。本专利技术的一种双倒筒靶结合基片双轴旋转的镀膜装置(如图5、6所示)，包括转动驱动轴1、基片导轨2以及基片3，圆筒形靶材9，真空腔体16，由转动驱动轴1、基片导轨2以及基片3构成双轴旋转机构，其特征是它还包括圆筒形靶材10、圆筒形靶材10位于圆筒形靶材9相对应的另一端，加热丝11、连接加热丝两端的电极13、14，圆筒形热屏蔽层15，由多根加热丝11围成圆筒形加热器12，圆筒形加热器12位于圆筒形热屏蔽层15之中，所述的双轴旋转机构位于圆筒形加热器12之中。需要说明的是，圆筒形加热器12、圆筒形热屏蔽层15和圆筒形热屏蔽层15的开口17与圆筒形靶材9、10的端面紧贴，使沉积粒子从靶材出射后能直接进入加热器内部，从而减轻了加热器的屏蔽作用，提高沉积效率。本专利技术是这样工作的在镀膜前先开启基片转动装置，在转动轴1的驱动下基片3做双轴旋转。然后给加热丝11通电流，通过加热丝11对基片进行辐射式加热。当加热到所需温度时，往真空腔体通入适当的溅射气体(如氩气、氧气)，然后在圆筒形靶9、10加上合适的电压开始溅射。这样，基片双轴旋转保证了大面积薄膜的均匀性和两面一致性，而两个沉积源同时工作提高了薄膜的沉积速率。而且这种加热器及热屏蔽层，其开口与圆筒形靶材的端面紧贴，使沉积粒子从靶材出射后能直接进入加热器内部，从而减轻了加热器的屏蔽作用，提高沉积效率。本专利技术提供的双倒筒靶结合基片双轴旋转的镀膜装置的创新在技术专利ZL01206056.9的基础上，增加了一个圆筒形靶材10，两个圆筒形靶材9、10配置于基片对应的两端；同时本专利技术是由多根加热丝围绕构成圆筒形加热器12，如图5所示。在保证了大面积双面薄膜的均匀性和两面一致性的同时，提高了溅射镀膜的沉积速率，从而提高了大面积双面薄膜的生产效率，而且随着成膜时间的缩短，基片与薄膜间的互扩散问题也得到缓解。附图说明图1现有的双轴旋转夹具结构图其中，1为转动驱动轴，2为基片导轨，3为基片；图2现有的双轴旋转过程示意(a)为双轴旋转示意图，其中ω为基片法线与y轴的夹角；图(b)、(c)、(d)、(e)为夹具的连续四个翻转过程，其中图(b)ω＝0°、图(c)ω＝180°、图(d)ω＝360°、图(e)ω＝540°；附图3现有的单倒筒靶直流溅射装置示意图其中，1为转动驱动轴，2为基片导轨，3为基片，4为圆筒形靶材，5为加热器，6为加热丝，7为热屏蔽层，8为真空腔体；附图4本专利技术的双沉积源结合基片双轴旋转示意图从图中可以看出，ON为基片法线方向，基片做双轴旋转，而两个圆筒形靶材(沉积源)9、10分别配置于基片两侧；附图5本专利技术的双倒筒靶结合基片双轴旋转镀膜装置剖示示意图其中，1为转动驱动轴，2为基片导轨，3为基片，9、10为圆筒形靶材，11为加热丝，12为由多根加热丝11围成的圆筒形加热器，13、14为加热丝11两端连接电极，15为圆筒形热屏蔽层，16为真空腔体；附图6本专利技术的双倒筒靶结合基片双轴旋转镀膜装置装配示意图其中，1为转动驱动轴，2为基片导轨，3为基片，9、10为圆筒形靶材，11为加热丝，13为加热丝连接电极，15为圆筒形热屏蔽层，17为圆筒形热屏蔽层上的开口(为便于观察，有部分热屏蔽层和靶材被剖开)。具体实施例方式采用本专利技术的双倒筒靶结合基片双轴旋转镀膜装置制备(沉积)3英寸的大面积双面YBa2Cu3O7-x薄膜，与现有普通的单倒筒靶沉积方法比较 采用本专利技术的双倒筒靶结合基片双轴旋转镀膜装置制备(沉积)一片膜厚为500nm的3英寸双面YBa2Cu3O7-x薄膜需要8小时，即沉积速率为1.04nm/min；而采用现有普通的单倒筒靶则需要27小时，即沉积速率为0.31nm/min。权利要求1.一种双倒筒靶结合基片双轴旋转的镀膜装置，包括转动驱动轴1、基片导轨2以及基片3，圆筒形靶材9，真空腔体16，由转动驱动轴1、基片导轨2以及基片3构成双轴旋转机构，其特征是它还包括圆筒形靶材10、圆筒形靶材10位于圆筒形靶材9相对应的另一端，加热丝11、连接加热丝两端的电极13、14，圆筒形热屏蔽层15，由多根加热丝11围成圆筒形加热器12，圆筒形加热器12位于圆筒形热屏蔽层15之中，所述的双轴旋转机构位于圆筒形加热器12之中。2.根据权利要求1所述的一种双倒筒靶结合基片双轴旋转的镀膜装置，其特征是所述的圆筒形热屏蔽层15有开口17，所述的圆筒形加热器12、圆筒形热屏蔽层15和圆筒形热屏蔽层15的开口17与圆筒形靶材9、10的端面紧贴。全文摘要本专利技术提供了一种双倒筒靶结合基片双轴旋转的镀膜装置，由转动驱动轴1、基片导轨2以及基片3构成双轴旋转机构，其特征是它还包括圆筒形靶材10、圆筒形靶材10位于圆筒形靶材9相对应的另一端，圆筒形热屏蔽层15，由多根加热丝11围成圆筒形加热器12。采用本专利技术的装置制备大面积双面薄膜，在保证了大面积双面薄膜的均匀性和两面一致性的同时，提高了溅射镀膜的沉积速率，从而提高了大面积双面薄膜的生产效率，而且随着成膜时间的缩短，基片与薄膜间的互扩散问题也得到缓解。文档编号C23C14/34GK1619010SQ2003101本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李言荣，陶伯万，陈家俊，刘兴钊，张鹰，邓新武，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：