一种溅射纳米多层膜各膜层模板的套准装置及方法制造方法及图纸

一种溅射纳米多层膜各膜层模板的套准装置，其特征在于它是由试样架、弹簧夹、模板、基片、套准框、基片与套准框的固定件所构成，所说的套准框置于试样架上且依弹簧夹相固定，套准框是一沿模板坯料四周切下一定宽度的边框，切下的带有溅射图形的部分即为模板，套准框与基片置于固定件内相固定，带有溅射图形的模板置于套准框内，带有溅射图形的模板与套准框间有间隙量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种纳米材料的制造装置及方法，特别是。
技术介绍
纳米多层膜一般是指两种或两种以上不同材料按一定的纳米级厚度在基片材料上交替沉积形成的薄膜材料。由于其具有异常的物理、力学等性能，并具有广泛的应用前景及巨大的潜在经济效益，因而成为国际上的研究热点。目前制备纳米多层膜的方法主要有物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法(CVD)，磁控溅射法即是PVD法的一种。出于对纳米多层膜的某些要求(如器件制作、性能测试等)，需将各层膜溅射成不同的图形，且各层图形相互间有确定的位置关系，这种位置关系需某种套准方法予以保证。现有的掩模法是溅射带有图形的纳米多层膜的常用方法。该法的套准是将刻有某层膜所需图形和定位图形的一块模板叠放于基片(如盖玻片、硅片)之上，一起放入试样架上，并通过试样架上的弹簧片将其压紧固定，然后溅射某种材料，从而在基片上得到所需图形及定位图形的某层膜。当溅射另一图形的膜层时，需取出上次用过的模板，将刻有另一图形及相同定位图形的模板，叠放于已溅有膜层的基片上，并将该模板的定位图形与已溅射在基片上的定位图形膜套准，然后溅射另一种材料，以获得另一模板图形的膜层。重复上述操作，即可得到各层图形不同且具有相互确定位置关系的纳米多层膜。现有套准方法存在的问题是1、在更换模板的套准操作过程中，模板极易擦伤已溅射好的纳米膜，使制备完好率较低，甚至导致性能失效；2、基片上用于定位的图形膜也是纳米级薄膜，其与基片的颜色和光泽反差小，定位图形膜的边界不清，肉眼不易辨认，会导致定位不准；3、由于肉眼分辨率只有200微米，所以对制备各层图形膜间要求有精确位置关系的多层膜，现有套准方法的对准精度不高；4、模板对准后，将模板和基片夹持在试样架上的操作过程中，极易产生模板与基片的相对滑动，使套准产生偏差；5、模板不仅需要加工膜层的图形，还需要加工定位的图形，增加了模板加工的成本和难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计，它使上述多层膜制备过程中存在的问题得以克服。本专利技术的技术方案一种溅射纳米多层膜各膜层模板的套准装置，其特征在于它是由试样架、弹簧夹、模板、基片、套准框、基片与套准框的固定件所构成，所说的套准框置于试样架上且依弹簧夹相固定，套准框是一沿模板坯料四周切下一定宽度的边框，切下的带有溅射图形的部分即为模板，套准框与基片置于固定件内相固定，带有溅射图形的模板置于套准框内，带有溅射图形的模板与套准框间有间隙量。上述所说的基片与套准框的固定件可以是铜夹与顶紧螺栓，还可采用弹簧夹或采用粘接法固定。上述所说的套准装置中的模板与套准框的材料要求应具有强韧性、易于加工、无磁性及耐热性，可选择奥氏体不锈钢片、铜及铜合金片、铝及铝合金片。上述所说的溅射纳米多层膜各膜层模板的套准方法，其特征在于它是由如下的步骤实现的①选用适于溅射图形膜的模板材料和模板坯料尺寸；②在模板坯料居中位置的确定尺寸范围内，加工出溅射某一膜层所需的图形；③沿模板坯料四周切下一定宽度的边框，所切的带有图形的部分即为模板，边框为模板套准框，通过模板与套准框之间的间隙量保证套准精度；④其他膜层图形的模板尺寸应与上述已切下的模板尺寸相同；⑤将套准框与基片采用固定方式固定、压紧；⑥用镊子夹住模板，使其一边与套准框内的一边对准后，松开镊子，模板将自动落入套准框内；⑦用试样架上的四个弹簧夹将上述套准装置置于试样架且压紧固定，即可溅射该模板图形的膜层；⑧溅射该模板图形完毕，只需移开弹簧夹，倒出已用过的模板；⑨溅射其它模板图形的膜层即可用同样的操作步骤重复上述过程，由此可获得各层图形不同具有高套准精度的纳米多层膜。上述所说的模板坯料的尺寸可根据试样架的尺寸及膜层图形尺寸确定。上述所说的切边框或模板的加工方法可采用激光微刻方法或刻蚀方法，在激光微刻方法中间隙量即为激光束直径，可取不大于40μm；在刻蚀方法中其间隙量可取低于μm级，所说的间隙量即为本套准装置的套准精度。本专利技术的优越性在于1、在更换模板时，由于采用套准框对准，避免了用定位图形对准产生的模板与已溅射纳米膜层的擦伤，大大提高了纳米多层膜制备的完好率；2、采用本套准办法及装置，避免了用定位图形膜与基片反差小、周围边界不清导致的定位不准；3、由于原有办法的套准精度取决于人眼的分辨率(200μm)，而本套准办法及装置的套准精度主要取决于模板与套准框的间隙量(若用激光束加工，其间隙量一般为40μm，若用刻蚀方法，期间隙量可达μm级，甚至更小)，大大提高了模板的套准精度；4、本套准办法由于用铜夹固定了基片和套准框，避免了将模板和基片夹持在试样架上的操作过程中，产生模板与基片的相对滑动和擦伤膜面，提高了套准精度；5、本项技术只需加工一块套准框，减少了原有技术每块模板都要加工定位图形的工作量，降低了模板加工成本和难度；6、专利技术所涉的套准装置及方法避免了现有掩膜法的弊病，大大提高了制备纳米多层膜的完好率及性能，为纳米多层膜的研究及应用提供了一个较为可靠的制备方法。附图说明附图1为本专利技术所涉一种溅射纳米多层膜各膜层模板的套准装置中的套准框及模板结构示意图(图1-a为主视图，图1-b为图1-a中的A-A截面图)。附图2为本专利技术所涉一种溅射纳米多层膜各膜层模板的套准装置的整体结构使用状态示意图。其中1为套准框，2为模板，3为溅射图形，4为间隙量，5为铜夹，6为基片，7为顶紧螺栓，8为弹簧夹，9为试样架。具体实施例方式实施例一种溅射纳米多层膜各膜层模板的套准装置(见图1-a、图1-b、图2)，其特征在于它是由试样架9、弹簧夹8、模板2、基片6、套准框1、基片与套准框的铜夹5与顶紧螺栓7所构成，所说的套准框1置于试样架9上且依弹簧夹8相固定，套准框1是一沿模板坯料四周切下一定宽度的边框，切下的带有溅射图形的部分即为模板2，套准框1与基片6置于铜夹5内，且依顶紧螺栓7相固定，带有溅射图形3的模板2置于套准框1内，带有溅射图形3的模板2与套准框1间有间隙量4。上述所说的套准装置中的模板2与套准框1的材料要求应具有强韧性、易于加工、无磁性及耐热性，可选择奥氏体不锈钢片。上述所说的溅射纳米多层膜各膜层模板的套准方法，其特征在于它是由如下的步骤实现的①选用适于溅射图形膜的模板材料和模板坯料尺寸；②在模板坯料居中位置的确定尺寸范围内，加工出溅射某一膜层所需的图形；③沿模板坯料四周切下一定宽度的边框，所切的带有图形的部分即为模板，边框为模板套准框，通过模板与套准框之间的间隙量保证套准精度；④其他膜层图形的模板尺寸应与上述已切下的模板尺寸相同；⑤将套准框与基片采用固定件(铜夹和顶紧螺栓)固定、压紧；⑥用镊子夹住模板，使其一边与套准框内的一边对准后，松开镊子，模板将自动落入套准框内；⑦用试样架上的四个弹簧夹将上述套准装置置于试样架且压紧固定，即可溅射该模板图形的膜层；⑧溅射该模板图形完毕，只需移开弹簧夹，倒出已用过的模板；⑨溅射其它模板图形的膜层即可用同样的操作步骤重复上述过程，由此可获得各层图形不同具有高套准精度的纳米多层膜。上述所说的模板坯料的尺寸可根据试样架的尺寸及膜层图形尺寸确定，本案取25×25×0.1mm。上述所说的切边框或模板的加工方法可采用激光微刻方法，在激光微刻方法中间隙量即为激光束直径，可取不大于40μm，边框的宽度可取3mm。权本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：由臣，赵燕平，陈民芳，孙永昌，刘技文，王志奇，
申请(专利权)人：天津理工学院，
类型：发明
国别省市：