[实用新型]基片控温系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控温装置，更具体地说，涉及一种基片控温系统。

背景技术

在切削刀具等多种工具及零部件的表面沉积硬质薄膜可以大幅度提高它们的使用性能，因此在工具及零部件的表面沉积薄膜已经获得广泛应用。物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)技术是制备硬质薄膜的主要方法。在真空条件下采用物理方法，将材料源气化成气态原子、分子，或部分电离成离子，并通过低压气体或等离子体，在基片表面沉积薄膜。PVD的工艺开发，通常是调节工艺制备出不同成分、微观结构的硬质薄膜，进而得到相应的使用性能。

在广泛采用的PVD工艺沉积的硬质膜中，往往存在过高的残余应力。为了改善膜基系统的使用性能，必须把这种残余应力控制在合理的水平。基片的温度是决定薄膜的微观组织的一个关键因素，而膜的微观组织对其残余应力有根本性的影响，因此，探讨基片温度对薄膜微观组织的影响，进而研究它对薄膜残余应力的影响具有很高的应用价值。在现有技术制备硬质薄膜的过程中，通常会对基片进行加热，但没有降温措施，温度较高的等离子体落在基片上，会导致基片的温度升高至几百度说明书，根据经典的Thornton模型，沉积温度对于薄膜的微观结构有显著影响，进而对调节薄膜性能十分重要。特别的，如果通过低温沉积硬质薄膜得到非晶结构，再进行非晶晶化，将得到纳米晶、等轴晶结构的硬质薄膜，性能会明显区别于常规的柱状晶结构的硬质薄膜。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术制备硬质薄膜的过程中没有对基片的温度进行控制的缺陷，提供一种基片控温系统，可以对基片的温度进行控制。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基片控温系统，包括：

真空腔室；

用于放置基片的样品台，设置在所述真空腔室内，且包括用于对所述基片进行加热的加热器；

与所述样品台连接的循环管道，包括入口和出口；

惰性气体源，通过进气阀连接在所述循环管道的入口处；

冷水机水箱，通过进水阀连接在所述循环管道的入口处；以及

与所述加热器、进气阀和进水阀电连接的控制单元，当需要对所述基片加热时，打开所述进气阀且保持所述进水阀关闭；当需要对所述基片进行降温时，打开所述进水阀且保持所述进气阀关闭。

根据本实用新型所述的基片控温系统，所述样品台包括用于放置所述基片的水冷基片台、用于对所述水冷基片台进行加热的所述加热器、以及用于固定所述水冷基片台和加热器且用于连接到所述真空腔室内部的安装底座，所述加热器设置在所述水冷基片台和所述安装底座之间，所述基片控温系统还包括与所述水冷基片台相对设置的电弧源。

根据本实用新型所述的基片控温系统，在所述水冷基片台上，设有绝缘套管连接孔；所述样品台还包括插置在所述绝缘套管连接孔内的绝缘套管；所述绝缘套管由高导热率的材料制成，在所述绝缘套管内，固定设置有温度传感器。

根据本实用新型所述的基片控温系统，所述样品台还包括设置在所述水冷基片台和所述加热器之间的绝缘挡板，在所述绝缘挡板的中心，开设有加热辐射孔。

根据本实用新型所述的基片控温系统，所述样品台还包括设置在所述加热器和所述安装底座之间的热反射器，所述热反射器具有朝向所述加热器的前侧开口。

根据本实用新型所述的基片控温系统，在所述热反射器的左右两侧上，设置有用于固定所述加热器的多个凹口，所述加热器的两端分别支撑在所述凹口内；所述样品台还包括两个呈长条状的加热器固定件，所述加热器固定件分别压在所述加热器的两端，且所述加热器固定件的两端分别连接到所述热反射器的对应一侧上。

根据本实用新型所述的基片控温系统，在所述绝缘挡板和所述安装底座之间，还设置有支撑间隔件，所述支撑间隔件与所述加热器的两端固定连接，且与所述安装底座固定连接。

根据本实用新型所述的基片控温系统，所述安装底座上设置有用于将所述样品台固定到所述真空腔室内的垂直支撑脚和水平支撑脚，所述水平支撑脚包括与所述样品台固定连接的转动连接件、以及与所述转动连接件转动连接的水平支撑杆。

根据本实用新型所述的基片控温系统，所述转动连接件上设置有转动连接孔、以及围绕所述转动连接孔的弧形孔；所述水平支撑杆的端部与所述转动连接孔可转动地连接，在所述水平支撑杆上还设置有与所述弧形孔配合的小凸柱。

根据本实用新型所述的基片控温系统，所述样品台还包括依次穿过所述水冷基片台、所述绝缘挡板后与所述安装底座连接的长连接件。