[实用新型]用于真空镀膜气相沉积过程基片装夹的基片架

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种真空镀膜气相沉积设备使用的基片装夹装置。

背景技术

在真空条件下，利用气相沉积技术在基片表面上镀制薄膜是获得优良力学性能、特殊物理/化学性能薄膜材料的重要途径，是当今材料科学、物理科学等领域的研究热点。气相沉积技术的核心问题在于利用所选定的沉积方法(如磁控溅射、脉冲激光沉积等)，在待镀的基片表面获得所需性能的薄膜材料。

气相沉积过程需要通过气相沉积设备来实现，这类设备的核心部件是沉积源(如磁控溅射靶、离子源等)，基片装夹装置属于从属部件。然而，由于沉积源需要实现特定的物理过程，这导致了沉积源在绝大多数情况下只能起到产生粒子束流的作用。因此，为了获得所需要的薄膜，基片装夹装置需要承担许多重要的功能。如：为保证所得到薄膜的均匀性，基片需要完成各种转动；为调节沉积源和基片之间的距离，基片应能沿特定方向移动；为保证薄膜和基片具有较好的结合力，沉积时基片应能满足特定的温度要求；为保证某些气相沉积过程的顺利进行，工艺气体需要输送到位。

由于气相沉积技术大多涉及真空环境，相对于大气环境，真空条件下基片的运动、加热/冷却、工艺气体的定位输送变得相对困难，特别是当上述要求同时出现的时候。

现有气相沉积设备，如磁控溅射镀膜机、电子束蒸发镀膜机、脉冲激光沉积设备等，所使用的基片架，不能完全实现上述要求。

实用新型内容

本实用新型专利的目的是提供一种用于真空镀膜气相沉积过程基片装夹的基片架，利用该装置可以实现基片的转动(包括自转、公转或自转加公转)、相对于沉积源的位置移动、加热和冷却、工艺气体的输送等功能。

本实用新型专利的技术方案如下：

用于真空镀膜气相沉积过程基片装夹的基片架，包括有真空室壁，其特征在于：真空室壁有开孔，真空室外的开孔沿上安装有真空室接口法兰，波纹管上端连接在波纹管连接法兰外壁，下端连接有基片架接口法兰，真空室接口法兰与基片架接口法兰之间固定连接，波波纹管连接法兰外边沿上安装有外轴驱动电机，波纹管连接法兰内套装有磁流体密封传动外轴，磁流体密封传动外轴端部连接有主动齿轮；磁流体密封传动外轴内有磁流体密封传动内轴，磁流体密封传动内轴端部连接有从动齿轮；波纹管连接法兰下端连接有悬架，悬架下方安装有加热/冷却机构，磁流体密封传动外轴下方连接有基片自转齿轮，磁流体密封传动内轴下方安装有基片支撑板；所述的悬架、基片自转齿轮、基片支撑板均位于真空室内；所述的基片架接口法兰侧边连接有提升支架下板，提升支架下板上安装有提升螺杆和提升支架导柱，提升螺杆和提升支架下板之间为转动连接，提升支架导柱穿过波纹管连接法兰边沿为滑动配合，提升螺杆与波纹管连接法兰边沿之间为螺纹连接，所述的提升螺杆上端安装有转动手柄，提升导柱上端安装在提升支架上板上。

本实用新型的特点：

一、在磁流体密封技术基础上，利用同轴多轴磁流体密封传动机构向真空室内基片传递转动，通过齿轮传动、链轮传动、同步带传动中的一种或多种方式，在同一气相沉积设备中灵活实现基片的自转、公转或自转+公转的运动形式。

二、将需要传递转动的磁流体密封体安装在带有波纹管的法兰上，该法兰在驱动装置的驱动下，可以相对于真空室壁进行运动，从而实现基片相对于固定沉积源的相对移动。

三、将加热/冷却装置通过固定连接装置安装在带有波纹管的法兰上，加热/冷却装置不随磁流体密封装置转动，但可以实现相对于沉积源表面的移动。加热/冷却装置的加热/冷却表面正对着沉积源表面。当基片公转到沉积源和加热/冷却装置之间时，可以实现有效的加热/冷却。

四、工艺气体输入管道通过固定连接装置安装在带有波纹管的法兰上，管道不随磁流体密封装置转动，但可以实现相对于沉积源表面的移动。真空室内配气管道的末端采用带有小孔的配气环形式将工艺气体输送到基片表面，从而实现工艺气体向基片表面的定位输送。

为了提高该装置的可操作性，可以采用步进电机来驱动磁流体密封传动机构的转动以及波纹管法兰的上下移动。

本实用新型的创新之处：

一、通过对现有技术的集成，可以在真空条件下实现基片不同形式的转动以及基片相对于沉积源表面的移动。克服了传统设备的基片架无法同时实现自转、公转以及自转+公转运动形式的缺点。

二、通过设置定位配气机构，为各种气相沉积过程的顺利进行提供了保障。如：在磁控溅射中，利用配气机构将反应气体输送到基片表面，可以有效地降低“靶中毒”现象的发生，并且更有利于保证薄膜的化学剂量比。

三、同时实现基片的转动、相对于沉积源的移动、基片的加热/冷却以及基片表面工艺气体的定位输送。