本發(fā)明涉及真空鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種磁控濺射傾斜沉積鍍膜裝置。

背景技術(shù)：

納米柱是一種高度有序的納米陣列結(jié)構(gòu)。目前，制備納米柱的方法主要有：納米壓印技術(shù)、(極)遠(yuǎn)紫外光刻、電子/離子束光刻、模板法等手段。

與其他方法相比，模板法制備的納米結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)撵`活性，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，操作條件溫和，能夠精確控制納米材料的尺寸、形貌和結(jié)構(gòu)，所以得到廣泛關(guān)注。但模板法制備納米結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn)：有機(jī)化合物模板需使用有機(jī)溶劑去除，這會(huì)在一定程度上破壞了納米材料的結(jié)構(gòu)；一些有序納米材料的模板成本較高等。利用模板法制備納米材料，如何去除模板且保證去除工藝不對(duì)所制備的納米結(jié)構(gòu)的形貌和性能產(chǎn)生不良影響，是模板法的一大難題。

磁控濺射是一種被廣泛應(yīng)用的薄膜材料沉積方法。其原理是在真空環(huán)境下，利用高壓電場(chǎng)電離惰性氣體，形成由帶正電荷的離子和電子組成的等離子體，其中帶正電荷的離子在電場(chǎng)的作用下高速向陰極靶材表面撞擊，將靶材表面的金屬離子擊出，并逐漸沉積在待鍍基底表面形成薄膜。

傳統(tǒng)的磁控濺射裝置中，待鍍基片與濺射槍以較大傾角相互排列，結(jié)合待鍍基片自轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)待鍍基片表面均勻薄膜的沉積。傾斜沉積技術(shù)是一種可用于基片表面納米結(jié)構(gòu)制備的新方法，其原理是使濺射材料以與待鍍基片表面較小傾角的方式掠入射沉積在待鍍基片表面，可制備出各種傾斜柱狀納米結(jié)構(gòu)薄膜，制備的納米結(jié)構(gòu)薄膜形狀可以為傾斜柱狀、之字形、v形、螺旋狀和豎直的柱狀結(jié)構(gòu)。傾斜沉積薄膜的生長(zhǎng)分為成核和種子的形成階段、薄膜的生長(zhǎng)階段。在成核和種子的形成階段，原子入射到襯底上，并在襯底表面凝聚，形成分離的原子團(tuán)(島或核)。由于沉積原子的在基片表面遷移率很低故不會(huì)與領(lǐng)近的孤立核結(jié)合，這樣就在襯底上形成了很多“空白”區(qū)域(沒(méi)有薄膜材料覆蓋的區(qū)域)。在薄膜的生長(zhǎng)階段，由于入射粒子束以一定的傾斜角度入射到襯底上，核會(huì)在襯底上形成幾何陰影，使得入射原子被核捕獲而不能到達(dá)陰影區(qū)域，這樣隨著薄膜沉積的進(jìn)行，將會(huì)形成垂直基片方向生長(zhǎng)的柱狀結(jié)構(gòu)。

如公開(kāi)號(hào)為cn101216567a的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利《傾斜沉積鍍膜裝置》，根據(jù)其公開(kāi)內(nèi)容，該傾斜沉積鍍膜裝置結(jié)合電子槍蒸發(fā)鍍膜，通過(guò)不同傾角的楔形塊構(gòu)造不同沉積角的基片，制備雕塑薄膜。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)一次抽真空過(guò)程可同時(shí)鍍制不同傾斜角度的雕塑薄膜。但由于電子束蒸發(fā)所產(chǎn)生的材料粒子能量較低，造成所制備的薄膜附著力和取向性較差，較難完成單晶等高質(zhì)量薄膜的制備。

又如公開(kāi)號(hào)cn104109841a的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利《磁控濺射傾斜沉積鍍膜裝置》，根據(jù)其公開(kāi)內(nèi)容，引入刻度盤(pán)和基片安裝夾具控制基片的傾斜角度。該裝置可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同傾角的薄膜樣品制備，實(shí)驗(yàn)效率較高。但由于該裝置將基片架設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基底裝置上，考慮到真空下加熱對(duì)設(shè)備變形的影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真空下沉積過(guò)程的熱處理；且該裝置需打開(kāi)腔體更換待鍍基片，無(wú)法保證設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定高真空實(shí)驗(yàn)條件(如實(shí)現(xiàn)高真空需額外的長(zhǎng)時(shí)間抽真空過(guò)程)；且需要打開(kāi)腔體破壞真空更，故限制了設(shè)備的使用效率。一般情況下，磁控濺射裝置更換基片和靶材會(huì)直接使濺射腔暴露在空氣中，破壞了濺射腔的真空環(huán)境，在更換基片和靶材后需要再次對(duì)濺射腔進(jìn)行抽真空操作。抽真空操作耗時(shí)耗力，延長(zhǎng)了實(shí)驗(yàn)周期，影響了實(shí)驗(yàn)效率。

手套箱是將高純惰性氣體充入箱體內(nèi)，并循環(huán)過(guò)濾除去氣氛中氧氣、水分、有機(jī)氣體等活性物質(zhì)，保證手套箱內(nèi)的水含量、氧含量、真空度等處于一定范圍內(nèi)，提供穩(wěn)定操作氣氛的設(shè)備。手套箱主要應(yīng)用在制備鋰離子電池、半導(dǎo)體、超級(jí)電容和oled等領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在問(wèn)題或不足，為解決目前磁控濺射傾斜沉積鍍膜裝置中待鍍基片的傾斜角度不連續(xù)及鍍膜過(guò)程中需多次抽真空的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種磁控濺射傾斜沉積鍍膜裝置。

一種磁控濺射傾斜沉積鍍膜裝置，包括濺射腔、腔門(mén)、手套箱和過(guò)渡腔。

所述濺射腔中設(shè)有基片轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸、底座、伸縮支架、頂板、加熱臺(tái)、基片架、靶槍、靶材和靶材架。

旋轉(zhuǎn)軸連接底座和基片旋轉(zhuǎn)電機(jī)，底座固定且始終處于水平；伸縮支架連接底座和頂板，伸縮支架至少三個(gè)，各伸縮支架的兩端分別固定在底座和頂板的邊緣，且長(zhǎng)度可調(diào)；頂板的下方連接加熱臺(tái)，加熱臺(tái)的下方連接基片架，基片架用于放置待鍍基片；頂板的傾斜帶動(dòng)加熱臺(tái)，基片架和待鍍基片同時(shí)一致傾斜；靶材架上設(shè)置有至少一個(gè)靶槍?zhuān)胁墓潭ㄔ诎袠岉敳浚?/p>

所述過(guò)渡腔中設(shè)有傳送基片架和磁力傳送裝置，傳送基片架與磁力傳送裝置連接，用于傳送待鍍基片至濺射腔中；

所述濺射腔、手套箱和過(guò)渡腔通過(guò)3個(gè)腔門(mén)實(shí)現(xiàn)兩兩連接。

進(jìn)一步的，所述伸縮支架通過(guò)外部旋鈕控制其伸縮。

進(jìn)一步的，所述靶槍頂部朝向腔門(mén)一側(cè)或待鍍基片一側(cè)，且朝向待鍍基片的角度可變。

進(jìn)一步的，所述靶材架底部還設(shè)有旋轉(zhuǎn)電機(jī)以帶動(dòng)靶材架旋轉(zhuǎn)，使需要更換的靶材移動(dòng)至腔門(mén)處。

本發(fā)明中，基片旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)底座、伸縮支架、頂板、加熱臺(tái)和基片架同步轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)置于基片架上的待鍍基片的轉(zhuǎn)動(dòng)控制。通過(guò)調(diào)節(jié)各伸縮支架的長(zhǎng)度，形成各伸縮支架間的長(zhǎng)度差，使頂板傾斜，帶動(dòng)加熱臺(tái)以及基片架和待鍍基片，以實(shí)現(xiàn)待渡基片的角度連續(xù)變化。再通過(guò)濺射腔、手套箱和過(guò)渡腔的兩兩連接，使得在更換基片和靶材的過(guò)程中，磁控濺射裝置的工作氣氛保持穩(wěn)定，不破壞濺射腔的真空度，避免了再次抽真空操作，提高了工作效率。

綜上所述，本發(fā)明裝置可旋轉(zhuǎn)待鍍基片且傾斜角度連續(xù)可調(diào)，既能完成待鍍基片水平狀態(tài)下的磁控濺射鍍膜，又能實(shí)現(xiàn)待鍍基片不同傾斜角度下的磁控濺射鍍膜；不破壞真空條件下的待鍍基片更換，實(shí)現(xiàn)效率的提升；待鍍基片可加熱，增加了實(shí)驗(yàn)可變參數(shù)；外接設(shè)備手套箱，實(shí)現(xiàn)惰性氣體條件下的靶材更換。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖；

附圖標(biāo)記：濺射腔-1，基片轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)-2，旋轉(zhuǎn)軸-3，底座-4，伸縮支架-5，頂板-6，加熱臺(tái)-7，基片架-8，待鍍基片-9，靶槍-10，靶材-11，靶材架-12，靶材架旋轉(zhuǎn)電機(jī)-13，腔門(mén)-14，手套箱-15，傳送基片架-16，磁力傳送裝置-17，過(guò)渡腔-18。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

多靶共濺射實(shí)驗(yàn)時(shí)：

1、把靶材11放入手套箱15中，打開(kāi)手套箱15和濺射腔1之間的腔門(mén)14，把靶材11安裝在靶槍10的頂部；

2、調(diào)節(jié)并固定靶槍10的位置和角度；

3、把待鍍基片9放入手套箱15中，打開(kāi)手套箱15和過(guò)渡腔18之間的腔門(mén)14，把待鍍基片放在過(guò)渡腔18中的傳送基片架16的上面；

4、打開(kāi)過(guò)渡腔18和濺射腔1間的腔門(mén)14，通過(guò)磁力傳送裝置17把基片9傳送至濺射腔1中；

5、取下傳送基片架16上的待鍍基片9，安裝固定在基片架8上；

6、關(guān)閉過(guò)渡腔18和濺射腔1間的腔門(mén)14，關(guān)閉手套箱15和濺射腔1間的腔門(mén)14；

7、調(diào)節(jié)伸縮支架5至等長(zhǎng)，使待鍍基片9處于水平位置；

8、對(duì)濺射腔1、手套箱15和過(guò)渡腔18進(jìn)行抽真空，手套箱15、過(guò)渡腔18的真空度與濺射腔1的真空度一致；

9、向?yàn)R射腔1、手套箱15和過(guò)渡腔18中通入一致的工作氣體；

10、調(diào)整加熱臺(tái)7溫度；

11、開(kāi)始濺射工藝，多個(gè)靶材11可同時(shí)工作，基片旋轉(zhuǎn)電機(jī)2帶動(dòng)待鍍基片9旋轉(zhuǎn)；

12、濺射完成，降低加熱臺(tái)7溫度至室溫；

13、打開(kāi)過(guò)渡腔18和濺射腔1間的腔門(mén)14，打開(kāi)手套箱15和濺射腔1間的腔門(mén)14；

14、取下待鍍基片9放在傳送基片架16上，通過(guò)磁力傳送裝置17把待鍍基片9移至過(guò)渡腔18中，再把待鍍基片轉(zhuǎn)移至手套箱15中，完成操作。

實(shí)施例2

掠入射實(shí)驗(yàn)時(shí)：

1、把靶材11放入手套箱15中，打開(kāi)手套箱15和濺射腔1之間的腔門(mén)14，把靶材11安裝在靶槍10的頂部；

2、調(diào)節(jié)并固定靶槍10的位置和角度；

3、把待鍍基片9放入手套箱15中，打開(kāi)手套箱15和過(guò)渡腔18之間的腔門(mén)14，把待鍍基片放在過(guò)渡腔18中的傳送基片架16的上面；

4、打開(kāi)過(guò)渡腔18和濺射腔1的腔門(mén)14，通過(guò)磁力傳送裝置17把基片9傳送至濺射腔1中；

5、取下傳送基片架16上的待鍍基片9，安裝固定在基片架8上；

6、關(guān)閉過(guò)渡腔18和濺射腔1間的腔門(mén)14，關(guān)閉手套箱15和濺射腔1間的腔門(mén)14；

7、調(diào)節(jié)伸縮支架5間的長(zhǎng)度差，精確控制待鍍基片9至所需傾斜角度；

8、對(duì)濺射腔1、手套箱15和過(guò)渡腔18進(jìn)行抽真空，手套箱15、過(guò)渡腔18的真空度與濺射腔1的真空度一致；

9、向?yàn)R射腔1、手套箱15和過(guò)渡腔18中通入一致的工作氣體；

10、調(diào)整加熱臺(tái)7溫度；

11、開(kāi)始濺射工藝，單個(gè)靶材11工作，基片旋轉(zhuǎn)電機(jī)2帶動(dòng)待鍍基片9在傾斜角度下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

12、濺射完成，降低加熱臺(tái)7溫度至室溫；

13、打開(kāi)過(guò)渡腔18和濺射腔1間的腔門(mén)14，打開(kāi)手套箱15和濺射腔1間的腔門(mén)14；

14、取下待鍍基片9放在傳送基片架16上，通過(guò)磁力傳送裝置17把待鍍基片9移至過(guò)渡腔18中，再把待鍍基片轉(zhuǎn)移至手套箱15中，完成操作。