[发明专利]一种斜角入射微纳米薄膜沉积系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜沉积系统，更具体的涉及一种通过改变入射沉积角度和沉积高度进行镀膜来达到相应的薄膜性能要求，可满足各种行业的镀膜要求的斜角入射微纳米薄膜沉积系统。

背景技术

目前薄膜制备技术广泛的应用于各种器件的制作上，例如汽车玻璃，建筑装潢、金属和陶瓷的上色等。由于现代科技发展的要求，微纳米薄膜、超硬薄膜和耐腐蚀薄膜等一系列高性能薄膜被制造用来改变工件的表面性能；微纳米薄膜的传统制造方法是通过光学和电子刻蚀来得到相应的薄膜表面图案，但这种方法的缺点是成本高，无法进行多角度调整，特别是斜角度沉积，生产时间较长以及有限的刻蚀能力极大的限制了适用材料的使用范围。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种斜角入射微纳米薄膜沉积系统。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种斜角入射微纳米薄膜沉积系统，包括圆柱状的腔体，腔体的上方设有顶盖，腔体内由下至上依次设有电子束蒸发器、环形液态氮存储装置以及样品操作装置；所述电子束蒸发器由腔体外伸入腔体内，电子束蒸发器位于腔体内的端部上设置蒸发源材料；所述环形液态氮存储装置用于冷却操作装置，环形液态氮存储装置上设有液氮进管和液氮出管，液氮进管和液氮出管分别延伸出顶盖；环形液态氮存储装置中部设有气动快门，用于控制蒸发源材料与样品操作装置之间的通路；所述样品操作装置包括设置在法兰盘上的第一旋转装置和升降装置、与第一旋转装置连接的第二旋转装置，以及第二旋转装置下方的工作台；所述第一旋转装置包括穿过所述法兰盘的第一齿轮步进电机以及与第一齿轮步进电机连接的第一旋转轴；所述升降装置包括顶端设有水平齿轮的竖直螺纹轴，穿过所述法兰盘的升降摇杆、以及连接螺纹轴和所述第二旋转装置的升降连接杆；所述升降摇杆前端设有与所述竖直螺纹轴的水平齿轮啮合的齿槽，所述升降连接杆一端嵌套在所述竖直螺纹轴上，另一端连接所述第二旋转装置，所述竖直螺纹轴外设有与所述第一旋转轴连接的壳体，壳体上设有用于连接杆升降的槽；所述第二旋转装置包括第二齿轮步进电机以及与第二齿轮步进电机连接的第二旋转轴；第二旋转轴下方连接工作台；工作台包括与；第二旋转轴连接的金属壳，金属壳内由上至下设有热电偶和钨丝加热器，第二旋转轴通过连接杆连臂以及调节螺母连接样品台杆，样品台杆下方连接用于放置基底的样品台板，样品台板位于钨丝加热器下方。

所述的样品操作装置安装在水平方向，通过调整样品台板上的调节螺母实现基底材料的装卸；通过两个独立的齿轮步进电机实现样品操作装置在两个方向的旋转运动；将升降摇杆向里推入，手动旋转升降摇杆通过齿轮的啮合实现沉积高度的调整，沉积时应将升降摇杆收回，升降摇杆上的定位螺母在推入和收回过程中起定位作用；样品的台板安装时离基底较远，并设计成较小的轮廓，在沉积过程中最大化的避免对蒸发源的遮挡；钨丝加热器安装在样品台板的上方，用来将基底加热到相应的温度；钨丝加热器背面安装有热电偶，提供参考温度用以校准基底的测量温度；一个环形液氮装置围绕在加热器组件周围，在基底加热过程中起来持续冷却的作用；电子束蒸发器位于腔体的下段，蒸发源材料位于电子束蒸发器中蒸发器上端，基底材料下方500mm处，在沉积过程中提供了稳定的来源；电子束发射器内置于蒸发器内，蒸发速率通过手动开关发射器电源来控制；气动快门位于电子束蒸发器上方，通过气动快门的开关来控制沉积过程中薄膜的厚度。通过手动开关其内部的电子束发射器开控制蒸发速率；放气阀在镀膜结束时起放真空作用。

本发明中，所述的液态氮通过腔体顶端的液氮进出管实现通入和排出，储存在腔体下段的环形密封装置中。

本发明中，所述的离子压力表安装在腔体中部，位于气动快门左边，系统工作时用来测量腔内气压，以满足相应镀膜时所需的气压要求。

本发明中，所述的离子泵位于腔体中部，第一阶段首先通过涡轮分子泵抽真空到相应气压，第二阶段关闭分子泵并打开离子泵，抽真空到6X10^-4Pa的工作气压。

本发明中，所述的观察端口用来观察腔内的沉积情况以及样品操作装置的运动状态，并用特制的光学滤波端口，避免了金属熔化的高亮度对眼睛的伤害。

本发明中，腔体的上段，在液态氮进出口的下方，样品操作台上方设有微天平沉积速率监视器，用以测量沉积的速率，具体的沉积情况也可通过观察端口进行观察。

本发明中，所述的取样窗口用来实现基底的装卸。

本发明中，所述的红外测温仪位于腔体中部，用以精确的测量沉积时腔内的温度。