[實用新型]一種低溫沉積大面積類金剛石薄膜的裝置

無效

• 申請號: 201020154843.4
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN201756583U
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發明（設計）人: 錢鋒;林晶;何光發;楊海友
• 申請（專利權）人: 深圳市天星達真空鍍膜設備有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/505
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本實用新型屬于類金剛石薄膜技術，具體涉及化學氣相沉積類金剛石薄膜。

(二)技術背景

類金剛石薄膜因其具有極高的硬度、耐磨性好、抗壓強度高、耐高溫、高熱導等優異的物理化學特性而備受人們的青睞。目前，國內外沉積類金剛石薄膜的方法主要有射頻等離子體，微波等離子體，脈沖激光或電子束加熱或蒸發離化石墨靶，磁控濺射沉積金剛石薄膜的方法。這些方法或多或少的存在沉膜溫度高、表面光潔性差、制備的薄膜面積小等缺點。

(三)發明內容

本實用新型的目的提供一種工藝簡單，重復性好，膜的均勻性好。可在光學顯微鏡下直接觀察到金剛石晶體的低溫沉積大面積類金剛石薄膜的裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：它包括上電極1、下電極2、勻氣裝置3、抽氣調節閥4、分子泵5、直聯機械泵6、凈化閥7、充氣罐8、氣瓶9和負偏壓監測儀10，上電極1、下電極2放在真空室中，通過抽氣調節閥4同分子泵5和直聯機械泵6相連接，分子泵5連接凈化閥7，凈化閥7分別連接充氣罐8和氣瓶9，充氣罐8通過勻氣裝置3連接到真空室內，負偏壓監測儀膜10和射頻電源分別連接上電極1和下電極2。

本實用新型還有這樣一些技術特征：

1、所述的上電極1、下電極2、勻氣裝置3設置在真空室內，加上射頻電源在上電極1、下電極2間形成等離子區，負偏壓監測儀膜10分別連接上電極1和下電極2監測反應工藝；抽氣調節閥4精確控制反應過程中真空室的壓力和充氣量；利用凈化閥7對充氣管和充氣罐和流量計從而提高反應氣體的純度；勻氣裝置3使充入真空室的氣體各個方向形成均勻的梯度。

2、所述的直聯機械泵6、凈化閥7、充氣罐8構成氣體沖洗管路，反應氣體由氣瓶通過凈化閥7、充氣罐8、勻氣裝置3充入到真空室內；

3、所述的充氣罐8兩邊均設置有抽氣調節閥；

4、所述的上電極1、下電極2采用水冷銅電極；

5、所述的充氣罐8、氣瓶9充有含碳元素的氣體和氬氣；

6、所述的勻氣裝置3為三級耙式結構。

7、所述的調節抽氣閥4為步進電機控制電動該板閥。

本實用新型裝置是一種低溫等離子增強化學氣相沉積制備大面積類金剛石薄膜裝置，利用射頻等離子增強化學氣相沉積(PECVD)的方法制備類金剛石薄膜。在真空系統中采用RF(射頻)等離子體化學氣相沉積設備電離乙炔，丁烷，甲烷等含C(碳)元素的氣體，并充入氬氣(Ar)作為等離子放電工作氣體，使其在兩個Φ650的銅電極之間形成等離子區，并把工件放在等離子區內，沉積而成的類金剛石薄膜，最大可以制備Φ600的類金剛石薄膜。在低溫基片上溫度為200℃以下沉積出含有六方體的金剛石結構晶體的類金剛石薄膜。在鍺，硅基片上可以制備出硬度大于15Gpa的DLC類金剛石薄膜，Φ450的基片均勻性可達±5％，鍍制類金剛石紅外減反膜光學特性7.7μm-9.8μm，Tmax≥96％。

本實用新型的技術特點有：

1.本實用新型裝置中的上下電極采用水冷銅電極，這樣可以保證基片的溫度在薄膜沉積過程中溫度一致，并且由于采用了銅作為電極，導熱行好，便于把射頻輸入的功率傳遞出去，避免大尺寸基片溫度不均勻。同時下電極還由電機驅動在真空中以30轉/分鐘轉動，從而制備大面積均勻的薄膜。

2.本實用新型裝置中為制備大面積均勻的薄膜，特殊設計了三級耙式結構的勻氣管，從而使進到真空室的氣體各個方向形成均勻的梯度，并設計了特殊的氣體沖洗管路(直聯機械泵6、凈化閥7、充氣罐8)以便及時清理反應過程中生成反應物和雜質氣體。

3.在化學氣相沉積過程中反應氣體的純度是制備高質量薄膜的關鍵，在本專利的設備中除要求采用無油分子泵抽真空本底到真空2.0×10-3Pa，反應氣體采用高純氣體外，我們還設計了充氣管路的抽真空，充氣前打開凈化閥對充氣管和充氣罐和流量計，截止閥抽真空，從而提高反應氣體的純度。

4.在PECVD的過程中，氣體量的多少決定反應的快慢程度，從而影響薄膜的沉積質量，為了精確控制反應工藝，本實用新型裝置設計了獨特的電動調節抽氣閥，可精確控制反應過程中真空室的壓力和充氣量。

5.射頻放電過程中，電極會形成負偏壓從而影響帶電粒子的沉積，為控制和監測工藝，本裝置設計了負偏壓監測儀，用來控制調節射頻輸入功率和反應工藝。