一种磁控溅射真空镀膜装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及镀膜装置，具体涉及一种磁控溅射真空镀膜装置。


背景技术：

[0002]
一般的，磁控溅射时物理气相沉积的一种。真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术，在现实生产生活中有着广泛的应用。磁控溅射的工作原理是指电子在电场的作用下，在飞向产品的过程中与氩原子发生碰撞，使其电离子产生氩正离子和新的电子。新电子飞向产品，氩离子在电场的作用下飞向靶材并以高能量轰击靶材表面使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在产品上形成薄膜。传统方案在对产品进行溅射镀膜时，产品的膜层硬度较低且存在溅射不均匀的情况如何解决这个问题变得至关重要。
[0003]
现有的方案，在反应区域内抽真空并充入氩气，采用转盘带动样品架转动。反应区域内靠近样品架的位置设置溅射靶。这样的方案存在以下问题：(1)产品表面的薄膜硬度低，使得镀膜质量较差；(2)溅射靶溅射镀膜不均匀，严重影响镀膜质量影响。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种磁控溅射真空镀膜装置，以解决现有技术中产品表面的薄膜硬度低，使得镀膜质量较差和溅射靶溅射镀膜不均匀，严重影响镀膜质量影响等问题。
[0005]
本实用新型所采用的技术方案如下：
[0006]
一种磁控溅射真空镀膜装置；
[0007]
包括硅靶、铬靶、反应炉、旋转设置在所述反应炉内的转盘、挂置产品的挂架、将所述反应炉内抽真空的真空装置和向所述反应炉充入惰性气体的充气装置；所述挂架旋转设置在所述转盘上；所述硅靶和所述铬靶分别旋转设置在所述反应炉内所述挂架的两侧；所述反应炉分别开设有出气口和进气口；所述真空装置连通所述出气口，所述充气装置连通所述进气口。
[0008]
进一步的技术方案为：所述转盘通过第一驱动装置旋转设置在所述反应炉内；所述第一驱动装置包括第一动力装置、围绕所述转盘设置的导轨和移动设置在所述导轨上的滑块；所述第一动力装置驱动所述转盘旋转；所述滑块连接所述转盘。
[0009]
进一步的技术方案为：所述真空装置包括真空管道、机械泵、罗茨泵、维持泵和分子泵；所述真空管道的一端连通所述反应炉的出气口；所述真空管道的另一端分别连通所述机械泵、所述罗茨泵和所述分子泵；所述维持泵连通所述分子泵。
[0010]
进一步的技术方案为：所述充气装置包括充气管道、调压阀、流量计和储存所述惰性气体的气瓶；所述充气管道的一端连通所述反应炉的进气口；所述充气管道的另一端连通所述气瓶；所述调压阀设置在所述充气管道上靠近所述气瓶的一端；所述流量计设置在所述充气管道上靠近所述反应炉的一端。
[0011]
进一步的技术方案为：所述硅靶设置在所述反应炉内所述挂架的外侧；所述硅靶
内设置有第一磁芯；所述硅靶上设置有第一轴承；所述第一轴承的外圈连接所述反应炉；所述硅靶沿所述第一轴承内旋转。
[0012]
进一步的技术方案为：所述硅靶通过第二驱动装置旋转设置在所述反应炉内；所述第二驱动装置包括第二动力装置、设置在所述硅靶上的第一齿轮和设置在所述第二动力装置驱动端的第二齿轮；所述第二动力装置驱动所述第二齿轮旋转；所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合。
[0013]
进一步的技术方案为：所述铬靶设置在所述反应炉内所述挂架的内侧；所述铬靶内设置有第二磁芯；所述铬靶上设置有第二轴承；所述第二轴承的外圈连接所述反应炉；所述铬靶沿所述第二轴承内旋转。
[0014]
进一步的技术方案为：所述铬靶通过第三驱动装置旋转设置在所述反应炉内；所述第三驱动装置包括第三动力装置、设置在所述铬靶上的第四齿轮和设置在所述第三动力装置驱动端的第三齿轮；所述第三动力装置驱动所述第三齿轮旋转；所述第三齿轮和所述第四齿轮相啮合。
[0015]
进一步的技术方案为：围绕所述转盘设置有第三轴承；所述挂架沿所述第三轴承内旋转。
[0016]
进一步的技术方案为：所述反应炉内设置有加热管；所述加热管围绕所述反应炉内并列设置。
[0017]
本实用新型的有益效果如下：本实用新型设计了一种磁控溅射真空镀膜装置采用硅靶和铬靶进行磁控溅射镀膜。采用真空装置实现反应炉内抽真空。磁控溅射真空镀膜装置带来了如下效果：(1)通过真空装置使得反应炉内始终为真空状态，方便镀膜的进行；(2)磁控溅射真空镀膜装置工作时反应炉内反应激烈，通过氩气可以对磁控溅射真空镀膜装置形成保护保证了磁控溅射真空镀膜的进行；(3)产品分别围绕转盘旋转和围绕挂架旋转，使得产品表面可以充分镀膜，提高了镀膜的均匀性；(4)通过导轨和滑块使得转盘可以平稳的旋转，避免了产品旋转时出现抖动；(5)通过加热管可以实现反应炉内的快速加热，磁控溅射真空镀膜在高温下进行，方便膜层溅射在产品表面；(6)通过设置硅靶和铬靶使得镀膜的膜层中加入了硅元素，使得产品表面形成crsicn多元硬膜，crsicn多元硬膜的硬度较高产品镀膜质量较好；(7)通过第一磁芯对硅靶起到限制作用避免硅靶旋转时出现位置偏移，通过第二磁芯对铬靶起到限制作用避免铬靶旋转时出现位置偏移。
附图说明
[0018]
图1为本实用新型的结构示意图。
[0019]
图中：1、反应炉；11、加热管；2、转盘；21、第一驱动装置；22、第一动力装置；23、导轨；24、滑块；25、第三轴承；3、挂架；4、真空装置；41、真空管道；42、机械泵；43、罗茨泵；44、维持泵；45、分子泵；5、充气装置；51、气瓶；52、充气管道；53、调压阀；54、流量计；6、硅靶；61、第二驱动装置；62、第二动力装置；63、第一齿轮；64、第二齿轮；65、第一磁芯；66、第一轴承；7、铬靶；71、第三驱动装置；72、第三动力装置；73、第三齿轮；74、第四齿轮；75、第二磁芯；76、第二轴承。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图，说明本实施例的具体实施方式。
[0021]
图1为本实用新型的结构示意图。结合图1所示，本实用新型公开了一种磁控溅射真空镀膜装置。图中x的方向为本实用新型结构示意图的上端，图中y的方向为本实用新型结构示意图的右端。磁控溅射真空镀膜装置包括硅靶6、铬靶7、反应炉1、旋转设置在反应炉1内的转盘2、挂置产品的挂架3、将反应炉1内抽真空的真空装置4和向反应炉1充入惰性气体的充气装置5。挂架3旋转设置在转盘2上。硅靶6和铬靶7分别旋转设置在反应炉1内挂架3的两侧。反应炉1分别开设有出气口和进气口。真空装置4连通出气口，充气装置5连通进气口。
[0022]
真空装置4包括真空管道41、机械泵42、罗茨泵43、维持泵44和分子泵45。真空管道41的一端连通反应炉1的出气口。真空管道41的另一端分别连通机械泵42、罗茨泵43和分子泵45。维持泵44连通分子泵45。
[0023]
真空管道41的左端连通反应炉1的出气口。真空管道41的右端分别来南通机械泵42的抽气端、罗茨泵43的抽气端和分子泵45的抽气端。维持泵44的抽气端连通分子泵45的排气端。维持泵44可以将分子泵45内空气抽出，使得分子泵45内处于真空状态。
[0024]
磁控溅射真空镀膜装置开始工作之前，需要通过真空装置4将反应炉1内空气抽出，使反应炉1内为真空状态。机械泵42抽取反应炉1内空气，机械泵42完成初级抽真空。罗茨泵43抽取反应炉1内空气，罗茨泵43完成次级抽真空。分子泵45抽取反应炉1内空气，分子泵45完成最终抽真空。维持泵44抽取分子泵45内空气，维持泵44使得分子泵45在安全真空环境下运转。
[0025]
通过真空装置4对反应炉1内进行抽真空，反应炉1内压强为6*10-3pa。通过真空装置4使得反应炉1内始终为真空状态，方便镀膜的进行。
[0026]
机械泵42型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为xd-100的机械泵。
[0027]
罗茨泵43型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为zjp-3300的罗茨泵。
[0028]
分子泵45型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为jtfb-300z的分子泵。
[0029]
维持泵44型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为2xz-15的维持泵。
[0030]
充气装置5包括充气管道52、调压阀53、流量计54和储存惰性气体的气瓶51。充气管道52的一端连通反应炉1的进气口。充气管道52的另一端连通气瓶51。调压阀53设置在充气管道52上靠近气瓶51的一端。流量计54设置在充气管道52上靠近反应炉1的一端。
[0031]
优选的，惰性气体为氩气。当气瓶51出口打开时，惰性气体通过充气管道52进入反应炉1内。通过调压阀53可以调整氩气的压力。气瓶51内压力加大，通过调压阀53可以减少氩气的压力。调压阀53的一端连通气瓶51的出口，调压阀53的另一端连通充气管道52。通过流量计54可以调整氩气的充气量。流量计54的一端连通充气管道52，流量计54的另一端连通反应炉1的进气口。流量计54可以调整进入反应炉1内的氩气量，实现氩气量的准确控制。
[0032]
当反应炉1内充入氩气时，反应炉1内压强下降到3*10-1pa。磁控溅射真空镀膜装
置工作时，反应炉1内反应激烈，通过氩气可以对磁控溅射真空镀膜装置形成保护，保证了磁控溅射真空镀膜的进行。
[0033]
调压阀53型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为yqt-731的调压阀。
[0034]
流量计54型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为ast10-dbm的流量计。
[0035]
转盘2通过第一驱动装置21旋转设置在反应炉1内。第一驱动装置21包括第一动力装置22、围绕转盘2设置的导轨23和移动设置在导轨23上的滑块24。第一动力装置22驱动转盘2旋转。滑块24连接转盘2。
[0036]
优选的，导轨23为环形。优选的，转盘2为圆形。优选的，第一动力装置22为电机。第一动力装置22为上下方向设置。第一动力装置22的上端为第一动力装置22的驱动端。第一动力装置22的上端连接转盘2下端。围绕转盘2下端的位置设置有导轨23。滑块24移动设置在导轨23的上端。滑块24的上端连接转盘2的下表面。
[0037]
围绕转盘2设置有第三轴承25。挂架3沿第三轴承25内旋转。
[0038]
围绕转盘2上表面的外侧设置有第三轴承25。第三轴承25的外圈连接转盘2。挂架3的下端穿过第三轴承25的内圈。
[0039]
产品挂置在挂架3上。第一动力装置22驱动转盘2旋转，转盘2带动挂架3和产品围绕转盘2的中间位置旋转。转盘2旋转时带动挂架3自转，挂架3带动产品围绕挂架3旋转。
[0040]
磁控溅射真空镀膜装置工作时，产品分别围绕转盘2旋转和围绕挂架3旋转。使得产品表面可以充分镀膜，提高了镀膜的均匀性。通过导轨23和滑块24使得转盘2可以平稳的旋转，避免了产品旋转时出现抖动。
[0041]
反应炉1内设置有加热管11。加热管11围绕反应炉1内并列设置。
[0042]
优选的，加热管11为圆柱形。加热管11内设置有电阻丝。磁控溅射真空镀膜装置工作时，电阻丝连接电源，加热管11使得反应炉1内温度上升。磁控溅射真空镀膜装置工作前，通过加热管11将反应炉1内温度上升到150℃。通过加热管11可以实现反应炉1内的快速加热，磁控溅射真空镀膜在高温下进行，方便膜层溅射在产品表面。
[0043]
硅靶6设置在反应炉1内挂架3的外侧。硅靶6内设置有第一磁芯65。硅靶6上设置有第一轴承66。第一轴承66的外圈连接反应炉1。硅靶6沿第一轴承66内旋转。
[0044]
硅靶6通过第二驱动装置61旋转设置在反应炉1内。第二驱动装置61包括第二动力装置62、设置在硅靶6上的第一齿轮63和设置在第二动力装置62驱动端的第二齿轮64。第二动力装置62驱动第二齿轮64旋转。第一齿轮63与第二齿轮64相啮合。
[0045]
优选的，硅靶6为圆柱形。硅靶6上下方向旋转设置在反应炉1内。第一磁芯65上下方向设置在硅靶6内。硅靶6的上端设置有第一轴承66。硅靶6外表面的上端穿过第一轴承66的内圈。第一轴承66的外圈连接反应炉1，硅靶6沿第一轴承66的内圈旋转。
[0046]
优选的，第二动力装置62为电机。硅靶6的上端设置有第一齿轮63。第一齿轮63位于第一轴承66的上方。第二动力装置62为上下方向设置。第二动力装置62的下端为第二动力装置62的驱动端。第二齿轮64设置在第二动力装置62的下端。硅靶6分别位于第二齿轮64的前后两侧。第二动力装置62驱动第二齿轮64旋转，第二齿轮64带动第一齿轮63旋转，第一齿轮63带动硅靶6旋转。
[0047]
第二动力装置62为电机，电机型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为4ik25rgn的电机。
[0048]
铬靶7设置在反应炉1内挂架3的内侧。铬靶7内设置有第二磁芯75。铬靶7上设置有第二轴承76。第二轴承76的外圈连接反应炉1。铬靶7沿第二轴承76内旋转。
[0049]
铬靶7通过第三驱动装置71旋转设置在反应炉1内。第三驱动装置71包括第三动力装置72、设置在铬靶7上的第四齿轮74和设置在第三动力装置72驱动端的第三齿轮73。第三动力装置72驱动第三齿轮73旋转。第三齿轮73和第四齿轮74相啮合。
[0050]
优选的，铬靶7为圆柱形。铬靶7上下方向旋转设置在反应炉1内。第二磁芯75上下方向设置在铬靶7内。铬靶7的上端设置有第二轴承76。铬靶7外表面的上端穿过第二轴承76的内圈。第二轴承76的外圈连接反应炉1，铬靶7沿第二轴承76的内圈旋转。
[0051]
优选的，第三动力装置72为电机。铬靶7的上端设置有第四齿轮74。第四齿轮74位于第二轴承76的上方。第三动力装置72为上下方向设置。第三动力装置72的下端为第三动力装置72的驱动端。第三齿轮73设置在第三动力装置72的下端。铬靶7分别位于第三齿轮73的前后两侧。第三动力装置72驱动第三齿轮73旋转，第三齿轮73带动第四齿轮74旋转，第四齿轮74带动铬靶7旋转。
[0052]
第三动力装置72为电机，电机型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为4ik25rgn的电机。
[0053]
通过设置硅靶6和铬靶7，使得镀膜的膜层中加入了硅元素，使得产品表面形成crsicn多元硬膜。相比传统的多弧溅射在产品表面形成的crcn硬膜，crsicn多元硬膜的硬度较高，产品镀膜质量较好。
[0054]
通过第一磁芯65对硅靶6起到限制作用，避免硅靶6旋转时出现位置偏移。通过第二磁芯75对铬靶7起到限制作用，避免铬靶7旋转时出现位置偏移。
[0055]
磁控溅射真空镀膜装置工作时，磁控溅射真空镀膜装置通电，氩气产生氩离子。反应炉1内形成电场，第一磁芯65的周围形成磁场，第二磁芯75的周围形成磁场。氩离子分别轰击硅靶6和铬靶7，靶材原子溅出后沉积在产品表面。
[0056]
在电场和磁场的交互作用下，电子在靶材表面附件呈螺旋状运行，使得电子撞击氩离子，氩离子在电场作用下分别撞向硅靶6的表面和铬靶7的表面，靶材原子溅出后沉积在产品表面。使得磁控溅射真空镀膜后产品表面薄膜厚度均匀，提高了镀膜质量。
[0057]
本实施例中，所描述的惰性气体为氩气，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他惰性气体。
[0058]
本实施例中，所描述的第一动力装置22为电机，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。
[0059]
本实施例中，所描述的第二动力装置62为电机，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。
[0060]
本实施例中，所描述的第三动力装置72为电机，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。
[0061]
此外，本说明书中，使用了“环形”、“圆形”和“圆柱形”等词语，它们并不是精确的“环形”、“圆形”和“圆柱形”，可以是能够发挥其功能的范围内的“大致环形”、“大致圆形”和“大致圆柱形”的状态。
[0062]
在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0063]
以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的基本结构的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。