專利名稱：一種對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，屬于薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，該裝置具有鍍膜效率高、成本低、均勻性好、易于控制等特點。
背景技術(shù)：
目前國外孿生靶都使用平衡磁場，雖然提高了濺射效率和很好的解決了靶中毒和打火現(xiàn)象，但對于形狀復雜的工件，由于其等離子體被約束在靶面附近，不能達到很好的離子鍍效果。現(xiàn)有孿生磁控濺射裝置靶的布局一般為180度或120度布置，對靶間距較遠，不利于復雜工件的鍍膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，該裝置具有較好的鍍膜能力和離子鍍效果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，包括真空室，真空室設(shè)有抽真空口，真空室內(nèi)設(shè)有磁控靶和工件架，磁控靶呈對靶設(shè)置，每對磁控靶由一個中頻電源供電，工件架位于對靶之間。
上述每對磁控靶磁場布置方向相反，形成閉合場；同時每個單獨的靶磁場布局方式都為非平衡磁場。
上述真空室內(nèi)設(shè)有四對磁控靶，其中金屬靶一對，剩余的三對是石墨靶。
上述真空室內(nèi)設(shè)有加熱裝置。
上述對靶之間的空間為離子鍍沉積區(qū)，全部對靶之間的離子鍍沉積區(qū)構(gòu)成環(huán)形區(qū)域；設(shè)有驅(qū)動支座轉(zhuǎn)動并使工件架沿環(huán)形區(qū)域運動的驅(qū)動機構(gòu)及驅(qū)動工件架繞工件架軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)。
本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，每對磁控靶由一個中頻電源供電，使得對靶之間等離子體分布均勻、致密，從而提高鍍膜效率、鍍膜能力和離子鍍效果，降低鍍膜成本，提高涂層均勻性，同時，由一個電源控制一對靶，使得鍍膜過程更易于控制。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A視圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括真空室1，真空室1設(shè)有抽真空口12，真空室1內(nèi)設(shè)有磁控靶8和工件架2，磁控靶8呈對靶設(shè)置，每對磁控靶由一個中頻電源供電，工件架2位于對靶之間。在真空室1中，一共有8個磁控靶，里面4個靶，外面4個靶，正對的兩個靶磁場布置方向相反，形成閉合場；同時每個單獨的靶磁場布局方式都為非平衡磁場。其中4對靶均由中頻電源供給，形成孿生對靶。通過這樣的布局方式，內(nèi)外靶的磁場把等離子體緊緊的約束在對靶之間，等離子體密度大大提高，當對各種復雜工件進行鍍膜時，工件浸沒在等離子體當中，離子轟擊的效果非常顯著，涂層的均勻性得到了良好的保證。
四對磁控靶中金屬靶一對，剩余的三對是石墨靶。其中金屬靶主要是在鍍膜的過程中進行摻雜，以便降低涂層的內(nèi)應力和提高其附著力。此外通過控制摻雜量的多少還可以改變涂層的硬度和耐磨性能。由于摻雜量一般在原子百分含量10％以下，所以采用一對金屬靶和三對石墨靶。其位置布局沒有特殊要求，可以放置在任何一個對靶的靶位上。
本發(fā)明對靶之間的空間為離子鍍沉積區(qū)11，全部對靶之間的離子鍍沉積區(qū)構(gòu)成環(huán)形區(qū)域；工件架2由直流電機帶動在對靶之間旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)。直流電機驅(qū)動大齒輪軸3進而帶動大齒輪4轉(zhuǎn)動，固聯(lián)在大齒輪軸3上的工件架2沿大齒輪軸3在離子鍍沉積區(qū)11內(nèi)公轉(zhuǎn)。工件架2由工件架軸5、設(shè)于工件架軸5上的小齒輪9、設(shè)于小齒輪9上的工件掛具轉(zhuǎn)軸6以及固聯(lián)在工件掛具轉(zhuǎn)軸6上的工件掛具7組成。與大齒輪4嚙合的小齒輪9由大齒輪4帶動進而使工件架2自轉(zhuǎn)；設(shè)有撥差機構(gòu)10，在小齒輪9轉(zhuǎn)動過程中，撥差10碰撞工件掛具轉(zhuǎn)軸6，帶動工件掛具7自轉(zhuǎn)。通過調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)金屬納米晶粒的大小和涂層的結(jié)構(gòu)。為了提高涂層的均勻性，工件可以采取自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)和三重轉(zhuǎn)三種方式。真空室壁上安裝加熱裝置13，可以方便的調(diào)節(jié)真空室中的溫度。抽真空系統(tǒng)可由擴散泵和機械泵組成，也可以采用分子泵，極限真空可以達到8×10-4Pa。
系統(tǒng)啟動時，先啟動機械泵抽低真空，然后啟動擴散泵抽高真空，當真空度達到5×10-3Pa時，啟動加熱裝置，進行加熱除氣，去掉真空室壁、工件架以及工件上所吸附的空氣，工件架轉(zhuǎn)動，保持100℃左右的溫度，等真空度達到5×10-3Pa時，停止加熱，充入工作氣體，開始進入鍍膜過程，等鍍膜過程結(jié)束后，自然冷卻，等溫度降到50℃以下時，取出工件，整個工作流程結(jié)束。
同時為了進一步提高涂層和工件的附著力，本裝置的磁控靶還可以轉(zhuǎn)換成陰極電弧靶，利用電弧離子鍍產(chǎn)生的高度離化的金屬離子，轟擊工件表面，提高附著力。
本發(fā)明與目前國內(nèi)外通用的鍍膜設(shè)備不同，充分利用了對靶技術(shù)、孿生技術(shù)、非平衡磁控濺射技術(shù)、多弧-磁控兩用技術(shù)以及閉合磁場技術(shù)，很好地改進了涂層厚度的均勻性，改善了涂層質(zhì)量，提高了涂層附著力?？梢院芊奖愕亻_展各種各樣涂層的研究和生產(chǎn)工作。本發(fā)明可采用計算機自動控制和半自動控制生產(chǎn)過程，其綜合性能大大提高。因此，本發(fā)明不僅使應用領(lǐng)域更為廣泛，具有更高的生產(chǎn)效率，而且保證了大范圍內(nèi)設(shè)備涂層均勻性，鍍膜質(zhì)量更高，附著力更強。
總之，本發(fā)明提供的設(shè)備充分體現(xiàn)了各種先進鍍膜技術(shù)的優(yōu)點，克服了現(xiàn)有許多制備系統(tǒng)的缺點，具有鍍膜效率高、鍍膜成本低、操作方便等特點?？梢院芊奖愕倪M行工業(yè)化大生產(chǎn)，具有極大的應用價值。
權(quán)利要求
1.一種對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，包括真空室，真空室設(shè)有抽真空口，真空室內(nèi)設(shè)有磁控靶和工件架及支撐工件架的支座，其特征在于磁控靶呈對靶設(shè)置，每對磁控靶由一個中頻電源供電，工件架位于對靶之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，其特征在于每對磁控靶磁場布置方向相反，形成閉合場；同時每個單獨的靶磁場布局方式都為非平衡磁場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，其特征在于真空室內(nèi)設(shè)有四對磁控靶，其中金屬靶一對，剩余的三對是石墨靶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，其特征在于真空室內(nèi)設(shè)有加熱裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，其特征在于對靶之間的空間為離子鍍沉積區(qū)，全部對靶之間的離子鍍沉積區(qū)構(gòu)成環(huán)形區(qū)域；設(shè)有驅(qū)動支座轉(zhuǎn)動并使工件架沿環(huán)形區(qū)域運動的驅(qū)動機構(gòu)及驅(qū)動工件架繞工件架軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對靶孿生磁控濺射離子鍍沉積裝置，包括真空室，真空室設(shè)有抽真空口，真空室內(nèi)設(shè)有磁控靶和工件架，磁控靶呈對靶設(shè)置，每對磁控靶由一個中頻電源供電，工件架位于對靶之間。本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，每對磁控靶由一個中頻電源供電，使得對靶之間等離子體分布均勻、致密，從而提高鍍膜效率、鍍膜能力和離子鍍效果，降低鍍膜成本，提高涂層均勻性，同時，由一個電源控制一對靶，使得鍍膜過程更易于控制。
文檔編號C23C14/35GK1718847SQ20051001916
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者范湘軍, 彭友貴, 楊兵, 付德君 申請人:武漢大學