[發(fā)明專利]一種掠角磁控濺射沉積工藝裝備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210230054.8
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102703875A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹永智;張俊杰;吳超;胡振江;史立秋
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁控濺射沉積工藝裝備，屬于微納米加工制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微納米器件的研制水平和應(yīng)用程度是人類進入納米科技時代的重要標(biāo)志。由于納米結(jié)構(gòu)本身具有的尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)，及其與下一代量子結(jié)構(gòu)器件緊密的聯(lián)系，使得納米結(jié)構(gòu)材料成為光電子信息技術(shù)和納米技術(shù)的核心和基礎(chǔ)性材料之一，尤其高深寬比三維納米結(jié)構(gòu)對微納米器件的研制和納米應(yīng)用科技的發(fā)展意義重大，在微納米器件、光子晶體、高密度磁存儲和國防尖端技術(shù)產(chǎn)品的制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，三維納米結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)是研制微納米器件和開發(fā)納米應(yīng)用技術(shù)的前提和基礎(chǔ)，不僅是當(dāng)前該技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究熱點，而且一旦有所突破后形成核心技術(shù)又上升為國家制造業(yè)最高水平的重要標(biāo)志，并將成為提升一個國家生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素。

物理氣相掠角沉積技術(shù)制備尺度、形貌均可控的周期性三維納米結(jié)構(gòu)，是最新發(fā)展起來的一種人工構(gòu)筑制造方法。在掠角沉積技術(shù)中，通過磁控濺射方法，原子、原子團等粒子以很大的傾斜角沉積到自身旋轉(zhuǎn)的基體上，由于原子自遮蔽效應(yīng)，隨著沉積的不斷進行，成核處優(yōu)先生長構(gòu)筑成高深寬比的納米結(jié)構(gòu)。掠角沉積技術(shù)的實質(zhì)是原子自遮蔽效應(yīng)下的物理自組裝過程，通過精確控制基體的旋轉(zhuǎn)和偏擺運動，可加工出高深寬比的復(fù)雜三維納米結(jié)構(gòu)。掠角沉積技術(shù)具有可加工材料范圍廣、效率高、低成本和綠色環(huán)保等優(yōu)點，適合有關(guān)納米產(chǎn)品的擴大規(guī)模生產(chǎn)。

對于掠角磁控濺射沉積技術(shù)來說，沉積粒子的沉積角度以及沉積基體的運動形式是決定所制備微納結(jié)構(gòu)三維形貌的重要工藝參數(shù)。到目前為止，理論研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達到精確確定此工藝參數(shù)的水平，因此，現(xiàn)階段必須通過實驗來研究以上工藝參數(shù)。要完成這一實驗過程，需要將以上的兩個工藝參數(shù)獨立控制，才能夠得到其對于所制備微納結(jié)構(gòu)三維形貌的影響，進而根據(jù)其規(guī)律對工藝參數(shù)進行組合，構(gòu)建出特定三維形貌以實現(xiàn)特殊的光電功能。由于在普通磁控濺射沉積過程中，沉積粒子從靶材脫離后，以不確定的方向向沉積基體運動，即沉積角度各不相同，無法實現(xiàn)沉積角度參數(shù)控制；普通基體旋轉(zhuǎn)裝置僅是以沉積均勻為目的，無法實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)形式的精確控制，并且無法實現(xiàn)對于特定沉積角度與特定基體運動形式的自由組合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種掠角磁控濺射沉積工藝裝備，為了實現(xiàn)磁控濺射沉積過程中沉積粒子沉積角度與沉積基體的運動形式兩個工藝參數(shù)可獨立控制并且自由組合這一目的。

本發(fā)明采用沉積基體平面可調(diào)整結(jié)構(gòu)、平行板及擋板約束機構(gòu)控制沉積粒子的沉積角度；采用計算機控制步進電動機驅(qū)動及蝸桿蝸輪傳動實現(xiàn)沉積基體的特定運動形式。采用分度盤及手動旋鈕調(diào)整基體平面與豎直方向夾角，即濺射沉積角度。

實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種掠角磁控濺射沉積工藝裝備，所述的裝備包括步進電機、基體平面調(diào)整機構(gòu)及基體旋轉(zhuǎn)約束機構(gòu)；基體平面調(diào)整機構(gòu)包括基體平面調(diào)整傳動軸、分度盤、基體平面調(diào)整旋鈕、基體平面調(diào)整殼體及基體平面調(diào)整架；基體旋轉(zhuǎn)約束機構(gòu)包括基體托盤、傳動蝸輪、傳動蝸桿、平行板約束沉積機構(gòu)及約束機構(gòu)調(diào)整架；平行板約束沉積機構(gòu)包括沉積約束平行板及沉積約束擋板；步進電機的輸出軸與設(shè)置在真空室內(nèi)的傳動蝸桿傳動連接，傳動蝸桿與傳動蝸輪嚙合，傳動蝸輪設(shè)有中心圓錐孔，基體托盤上設(shè)有連接軸，連接軸外側(cè)面設(shè)有與傳動蝸輪的中心圓錐孔相配合的圓錐面，傳動蝸輪與基體托盤通過圓錐面預(yù)緊連接，基體平面調(diào)整傳動軸與傳動蝸桿同軸設(shè)置，分度盤固定套裝在基體平面調(diào)整傳動軸上，分度盤設(shè)有連體蝸輪，基體平面調(diào)整傳動軸與基體平面調(diào)整架二者的相鄰端均同軸設(shè)有法蘭，基體平面調(diào)整傳動軸及基體平面調(diào)整架通過法蘭連接，基體平面調(diào)整架上裝有約束機構(gòu)調(diào)整架，基體平面調(diào)整旋鈕安裝在基體平面調(diào)整殼體上，基體平面調(diào)整旋鈕中部設(shè)有旋鈕蝸桿，基體平面調(diào)整旋鈕的旋鈕蝸桿與分度盤的連體蝸輪嚙合，基體平面調(diào)整殼體套裝在分度盤的外部，基體平面調(diào)整殼體固定于真空室5的外側(cè)面，平行板約束沉積機構(gòu)安裝在約束機構(gòu)調(diào)整架上，且沉積約束平行板與基體托盤平行設(shè)置，沉積約束擋板與沉積約束平行板平行設(shè)置并位于沉積約束平行板的后面，沉積約束擋板上開有平行于沉積約束平行板平面的窄縫。

沉積約束平行板的外形為圓形板，沉積約束擋板為半圓形板。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：本發(fā)明沉積基體的旋轉(zhuǎn)運動與基體平面與豎直方向夾角可以獨立控制，且沉積角度控制精確可靠；采用同軸傳動形式對旋轉(zhuǎn)控制和角度控制進行傳動，有利于在真空室室內(nèi)與室外間的運動傳遞；采用沉積約束平行板及沉積約束擋板對濺射粒子進行篩選，能夠?qū)崿F(xiàn)對單一特殊入射條件下表面微納米結(jié)構(gòu)的研究。