專利名稱：一種ecr等離子體濺射裝置用基板保持器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子回旋共振(ECR)等離子體濺射裝置，尤其涉及一種能夠增大 濺射基板面積的ECR等離子體濺射裝置用基板保持器。
背景技術(shù)：
ECR等離子體濺射加工技術(shù)，由于其在微納米結(jié)構(gòu)復(fù)合、材料表面加工和改性、元 素參雜等方面的優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于各種薄膜工藝中，引起了很多學(xué)者的關(guān)注和研究。 ECR等離子體濺射加工技術(shù)起源于可控核聚變研究中的電子回旋共振技術(shù)，當(dāng)電子回旋運(yùn) 動(dòng)頻率與沿磁場傳播的微波頻率相等時(shí)，發(fā)生共振，在磁場作用下，電子回旋運(yùn)動(dòng)半徑逐漸 增大，能量不斷增加，最終與氣體分子碰撞電離形成等離子體；在靶材上施加偏壓后，等離 子體轟擊濺射靶材，濺射產(chǎn)生的靶材原子與等離子流中作回旋運(yùn)動(dòng)的電子碰撞發(fā)生電離， 得到離子；離子在基片偏壓作用下朝基片方向運(yùn)動(dòng)，最終沉積在樣品表面形成薄膜。目前，在ECR等離子體濺射制備薄膜領(lǐng)域，一般希望等離子體均勻充滿整個(gè)真空 腔內(nèi)，在基板保持器上沉積出最大面積的薄膜；但是，在現(xiàn)有ECR等離子體濺射裝置用基板 保持器中，基板保持器的前方設(shè)置有一塊單軸控制的擋板，擋板占用了真空腔的截面積，從 而影響到沉積薄膜的面積，致使基板保持器上樣品的大小受到限制。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種ECR等離子體濺射裝置用基板保持器，能夠在不 改變真空腔截面積的情況下，增大濺射基板面積，進(jìn)而有效地增大沉積面積。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種ECR等離子體濺射裝置用基板保持器，包括原基板，與原基板連接的固定軸， 依次軸向設(shè)置在固定軸上的支撐板和固定法蘭，支撐板和固定法蘭上貫穿有平行于固定軸 的傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸的外端部設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄；其特征在于，在原基板上設(shè)置有一擴(kuò)大基板，垂直于擴(kuò)大基板貫穿有一從動(dòng)軸，從動(dòng)軸和傳動(dòng) 軸分別設(shè)置有相互嚙合的齒輪，從動(dòng)軸和傳動(dòng)軸的內(nèi)端部分別固定有上、下?lián)醢澹凰鰪膭?dòng) 軸貫穿擴(kuò)大基板的位置，靠近擴(kuò)大基板外周。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)和特點(diǎn)在于所述從動(dòng)軸與擴(kuò)大基板之間設(shè)置有絕緣套。所述擴(kuò)大基板上設(shè)置有樣品夾具；所述樣品夾具為通過固定螺釘連接擴(kuò)大基板的 壓環(huán)；或所述樣品夾具為通過固定螺釘連接擴(kuò)大基板的樣品盤，樣品盤的側(cè)沿設(shè)置有鎖定 螺釘。本實(shí)用新型ECR等離子體濺射裝置用基板保持器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有有益效果 如下通過將擴(kuò)大基板固定在原基板上，在擴(kuò)大基板的前面設(shè)置有上、下兩片擋板，可以有 效地增大沉積薄膜的面積；上、下?lián)醢蹇梢酝ㄟ^傳動(dòng)軸、從動(dòng)軸和一對齒輪副進(jìn)行傳動(dòng)，在腔體空間內(nèi)準(zhǔn)確靈活地打開關(guān)閉，可以精確控制擴(kuò)大基板的暴露和遮擋時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)在不 同時(shí)段對安裝于擴(kuò)大基板上的樣品進(jìn)行刻蝕，沉積和保護(hù)。在擴(kuò)大基板上安裝樣品夾具可 以改變樣品的類型，使其不止限于薄片類型樣品，還可以用于薄塊類型(如軸承圈)樣品。本 實(shí)用新型在原有ECR等離子體濺射裝置用基板保持器的基礎(chǔ)上改進(jìn)，其改進(jìn)結(jié)構(gòu)簡單、可 靠、成本低，能夠最大化地實(shí)現(xiàn)沉積面積的增大。
以下結(jié)合
和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為ECR等離子體濺射裝置用基板保持器的真空腔結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中的基板保持器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的爆炸視圖；圖中1、真空腔；101保持架法蘭；102分子泵法蘭；103右腔室；104靶材架；105 左腔室；2、固定法蘭；3、原基板；4、固定軸；5、支撐板；6、傳動(dòng)軸；7、轉(zhuǎn)動(dòng)手柄；8、擴(kuò)大基 板；9、從動(dòng)軸；10、絕緣套；11、齒輪；12、上擋板；13、下?lián)醢澹?4、樣品夾具；1401壓環(huán)；1402
樣品盤。
具體實(shí)施方式
參照圖1，為ECR等離子體濺射裝置的真空腔，真空腔1包含左腔室105和右腔 室103，左腔室105和右腔室103中間設(shè)置有靶材架104，右腔室103軸向方向上設(shè)置有保 持架法蘭101，徑向方向上設(shè)置有分子泵法蘭102。結(jié)合圖2、圖3，基板保持器伸入到真空腔1的內(nèi)部，通過固定法蘭2和右腔室103 上設(shè)置的保持架法蘭101相連。本實(shí)用新型的基板保持器包含原基板3，與原基板3連接的 固定軸4，在固定軸4上沿軸向設(shè)置固定法蘭2和支撐板5，支撐板5和固定法蘭2上貫穿有 平行于固定軸4的傳動(dòng)軸6，傳動(dòng)軸6的外端部設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7。原基板3上通過沉頭螺 釘固定擴(kuò)大基板8，垂直于擴(kuò)大基板8貫穿從動(dòng)軸9。從動(dòng)軸9貫穿擴(kuò)大基板8的位置，靠 近擴(kuò)大基板8外周。本實(shí)施例采用變通的方法，在擴(kuò)大基板8的外周邊設(shè)置凸耳，凸耳上設(shè) 置用于貫穿從動(dòng)軸9的軸承孔，同樣起到支撐從動(dòng)軸9的作用，軸承孔內(nèi)設(shè)置有絕緣套10， 隔絕從動(dòng)軸9與擴(kuò)大基板8的電氣連接，避免在擴(kuò)大基板8上施加偏壓時(shí)發(fā)生短路。從動(dòng)軸9的右端和傳動(dòng)軸6上分別安裝有相互嚙合的齒輪11，通過這一對齒輪副 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸6端和從動(dòng)軸9的傳動(dòng)關(guān)系。從動(dòng)軸9和傳動(dòng)軸6的內(nèi)端部(即左端部)分別固 定有上、下?lián)醢?2、13，上、下?lián)醢?2、13均為半圓板，通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7進(jìn)行操作，可以驅(qū)動(dòng)傳 動(dòng)軸6，傳動(dòng)軸6同時(shí)通過齒輪副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)軸9，實(shí)現(xiàn)上、下?lián)醢?2、13的開閉。本實(shí)用新型 通過上、下?lián)醢?2、13代替現(xiàn)有基板保持器上的一塊擋板，實(shí)現(xiàn)了有效沉積面積的擴(kuò)大，擴(kuò) 展了現(xiàn)有ECR等離子體濺射裝置用基板保持器的制作能力。擴(kuò)大基板8上設(shè)置有樣品夾具。樣品夾具14為通過固定螺釘連接擴(kuò)大基板8的 壓環(huán)1401 ；或?yàn)橥ㄟ^固定螺釘連接擴(kuò)大基板8的樣品盤1402，樣品盤1402的側(cè)沿設(shè)置有鎖 定螺釘。使用時(shí)，將基片經(jīng)過清洗干燥后放入基片架，并調(diào)節(jié)靶材與基片的軸向距離。當(dāng)真 空腔1內(nèi)真空度抽到4X10_4 Pa后，通入Ar氣使真空度降低到2X10_2 Pa。打開磁線圈電流為420 A，接通微波源，此時(shí)在真空腔內(nèi)產(chǎn)生等離子體。調(diào)節(jié)使微波耦合達(dá)到最佳狀態(tài)并 穩(wěn)定20 min ；然后利用本實(shí)用新型中的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7，傳動(dòng)軸6隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過固 定在其上的齒輪帶動(dòng)從動(dòng)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，使得連接在傳動(dòng)軸6和從動(dòng)軸9左端的上擋板12和下 擋板13向兩側(cè)打開，將擴(kuò)大基板8暴露在等離子體腔體中，用Ar離子對基片表面進(jìn)行濺射 清洗?；瑸R射清洗3min后，反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7，上擋板12和下?lián)醢?3向中間關(guān)閉，施 加靶材偏壓，穩(wěn)定3 min后再次旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7，打開上、下?lián)醢?2、13，開始沉積，控制沉積 時(shí)間，實(shí)現(xiàn)樣品薄膜的制備。如此循環(huán)打開關(guān)閉上、下?lián)醢?2、13，可以滿足不同時(shí)段對樣品 表面刻蝕清洗，薄膜沉積和保護(hù)樣品表面的要求。
權(quán)利要求一種ECR等離子體濺射裝置用基板保持器，包括原基板(3)，與原基板(3)連接的固定軸(4)，依次軸向設(shè)置在固定軸(4)上的支撐板(5)和固定法蘭(2)，支撐板(5)和固定法蘭(2)上貫穿有平行于固定軸(4)的傳動(dòng)軸(6)，傳動(dòng)軸(6)的外端部設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(7)；其特征在于，在原基板(3)上設(shè)置有一擴(kuò)大基板(8)，垂直于擴(kuò)大基板(8)貫穿有一從動(dòng)軸(9)，從動(dòng)軸(9)和傳動(dòng)軸(6)分別設(shè)置有相互嚙合的齒輪(11)，從動(dòng)軸(9)和傳動(dòng)軸(6)的內(nèi)端部分別固定有上、下?lián)醢?12、13)；所述從動(dòng)軸(9)貫穿擴(kuò)大基板(8)的位置，靠近擴(kuò)大基板(8)外周。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR等離子體濺射裝置用基板保持器，其特征在于，所述從動(dòng) 軸(9 )與擴(kuò)大基板(8 )之間設(shè)置有絕緣套(10 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECR等離子體濺射裝置用基板保持器，其特征在于，所述擴(kuò)大 基板(8)上設(shè)置有樣品夾具(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ECR等離子體濺射裝置用基板保持器，其特征在于，所述樣品 夾具(14)為通過固定螺釘連接擴(kuò)大基板(8)的壓環(huán)(1401)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ECR等離子體濺射裝置用基板保持器，其特征在于，所述樣品 夾具(14)為通過固定螺釘連接擴(kuò)大基板(8)的樣品盤(1402)，樣品盤(1402)的側(cè)沿設(shè)置有 鎖定螺釘。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種ECR等離子體濺射裝置用基板保持器，包括原基板(3)，與原基板(3)連接的固定軸(4)，依次軸向設(shè)置在固定軸(4)上的支撐板(5)和用于連接真空腔的固定法蘭(2)，支撐板(5)和固定法蘭(2)上貫穿有平行于固定軸(4)的傳動(dòng)軸(6)，傳動(dòng)軸(6)的外端部設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(7)；其特征在于，在原基板(3)上設(shè)置有一擴(kuò)大基板(8)，垂直于擴(kuò)大基板(8)貫穿有一從動(dòng)軸(9)，從動(dòng)軸(9)和傳動(dòng)軸(6)分別設(shè)置有相互嚙合的齒輪(11)，從動(dòng)軸(9)和傳動(dòng)軸(6)的內(nèi)端部分別固定有上、下?lián)醢?12、13)；所述從動(dòng)軸(9)貫穿擴(kuò)大基板(8)的位置，靠近擴(kuò)大基板(8)外周。
文檔編號C23C14/34GK201738000SQ20102020695
公開日2011年2月9日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者刁東風(fēng), 蔡天驍, 謝英杰 申請人:西安交通大學(xué)