[实用新型]一种低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备

说明书

本实用新型属于真空镀膜技术领域，具体涉及一种低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备。所述低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备包括真空腔体，在真空腔体内设置平面靶、工件转架系统、恒流离化装置、加热温控系统和工艺气体加入分配系统，所述真空腔体的顶部设置有锥形炉顶，在锥形炉顶上端设有沉积抽气口。所述低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备可在沉积类金刚石碳膜时，将真空腔体中氢原子、氢气、氢离子等密度轻的气体优先从上部抽出，从而使沉积到工件的类金刚石碳膜中含氢量低，达到生产低氢含量的类金刚石碳膜的目的。

技术领域

本实用新型属于真空镀膜技术领域，具体涉及一种低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备。

背景技术

一般来说，类金刚石碳基薄膜(DLC)是一类含有金刚石结构(SP3杂化键)和石墨结构(SP2杂化键)的亚稳非晶态物质，碳原子主要以SP3和SP2杂化键结合。非晶态碳基薄膜一般可以分为含氢碳膜(a-C:H)和不含氢碳膜(a-C)两类。含氢DLC薄膜中的氢含量在20at.％～50at.％,SP3杂化键的成分小于70％。无氢DLC薄膜中常见的是四面体非晶碳(ta-C)膜。ta-C涂层中以SP3杂化键为主，SP3杂化键的含量一般高于70％。DLC中的氢含量会影响SP3杂化键和SP2杂化键的比值，因此它对薄膜的性能也具有很大的影响。

类金刚石碳膜(DLC)的沉积最早是使用离子束沉积，经过几十年的发展，现在已经成功开发了许多物理气相沉积、化学气相沉积以及液相法制备DLC薄膜的新方法和新技术。

制备无氢DLC主要采用磁控溅射技术和磁过滤阴极弧技术(FCVAD)。磁控溅射技术主要是采用石墨靶为碳源，磁控溅射石墨靶，碳原子或原子团运动到基材沉积DLC，特点是沉积速度快，表面光滑细腻，颜色可通过掺杂调节，但硬度不够高，耐磨性能有待提供。磁过滤阴极弧技术是采用在阴极电弧前方设置磁过滤管，利用磁场对离子的作用，改变碳离子到达基体的运动轨迹，这种磁过滤对细小原子团的筛选作用很严格，只有当颗粒的电荷和大小恰好合适时，才有可能通过磁场管道沉积到基底上；未离化的碳分子、原子及大颗粒则沉积到磁场管道内壁上，消除了膜中的宏观碳颗粒，提高了DLC薄膜的质量，特点是硬度高，耐摩擦性能好，但是沉积速率低，成本高。化学气相沉积(CVD)，特别是其中的等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)制备碳膜采用CH4、C2H2等含碳氢的有机气体为碳源,具有沉积速度快，表面细腻、光泽度好，硬度高，耐磨性能好，但因含氢量高，容易产生氢脆爆膜。本技术主要解决的问题是基于PACVD方法设计一种沉积设备以沉积低氢含量的类金刚石碳膜。

实用新型内容

基于上述现有技术的缺陷与不足，本实用新型的目的在于提供一种低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备，该设备具有沉积速度快的特点，所形成的类金刚石碳膜表面光滑细腻、硬度高、耐磨性能好并且应力小。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备，包括真空腔体，在真空腔体的内侧以真空腔体中心为圆心的45°、135°、225°和315°方向分别设有一平面靶；在真空腔体内部设置有呈圆环形的工件转架系统，在所述工件转架系统内侧与外侧设置有相对的恒流离化装置；所述工件转架系统等距水平设置有若干圆形的工件挂架；

所述低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备还包括加热温控系统和工艺气体加入分配系统；所述工件转架系统两侧均匀布设若干加热管和若干等高的气管，所述气管从真空腔体的底部伸入真空腔体；所述加热管与加热温控系统连通，所述气管与工艺气体加入分配系统连通；

所述真空腔体的顶部设置有锥形炉顶，在锥形炉顶上端设有沉积抽气口；所述低氢含量的类金刚石碳膜沉积设备还包括真空抽气系统，所述真空抽气系统通过管道与所述沉积抽气口相连。

进一步的，所述气管的水平高度比所述工件挂架高5-30cm；所述气管由上往下开设若干气孔，所述气孔都朝向临近的工件挂架，所述气孔的孔径由下往上依次增加。