專利名稱：滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用對(duì)靶濺射方法制備大面積超導(dǎo)薄膜時(shí)使用的滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，特別是基片往復(fù)式運(yùn)動(dòng)、直流磁控濺射大面積雙面高溫超導(dǎo)薄膜時(shí)使用的往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前，高溫超導(dǎo)薄膜是超導(dǎo)電子學(xué)器件中的基礎(chǔ)材料。采用直流磁控濺射制備高溫超導(dǎo)薄膜，由于制備工藝、特別是溫度范圍較窄，要求提供均勻、穩(wěn)定的溫度場。以濺射方式制備大面積雙面高溫超導(dǎo)薄膜，最重要的是保證雙面薄膜成分、結(jié)構(gòu)、性能的同一性。以單面兩次方法制備，早期制備面多經(jīng)歷一次熱處理過程，導(dǎo)致性能同一性難以控制，因此最好能以對(duì)靶濺射方式一次制備雙面超導(dǎo)薄膜。同時(shí)樣品在濺射時(shí)保持周期運(yùn)動(dòng)，不僅有利于薄膜成分的均勻性，同時(shí)有利于提供穩(wěn)定的溫度場，從而保證性能的均勻性。目前還可以單靶、基片自旋方式進(jìn)行濺射，但由于基片和加熱器固定，無法保證一次大批量制備。
針對(duì)磁控濺射制備大面積雙面高溫超導(dǎo)薄膜對(duì)均勻溫度場、批量化制備的要求，本實(shí)用新型專利本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種新型的、利用對(duì)靶濺射方法制備大面積超導(dǎo)薄膜時(shí)使用的加熱裝置和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。加熱器采用方箱結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)端面以及嵌裝加熱絲的兩個(gè)長平行板。樣品通過可調(diào)速馬達(dá)控速，在加熱箱體內(nèi)以輪軸方式沿底導(dǎo)軌或以滑塊帶動(dòng)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用加裝耐高溫不銹鋼輪的樣品架，可根據(jù)需要放置多片基片，易于擴(kuò)展，增加樣品數(shù)量。本實(shí)用新型通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)原理，保證了濺射過程的均溫性，并滿足實(shí)用大批量制備的需要，實(shí)際使用中取得了良好的效果。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可高效地滿足直流濺射方法制備高性能、均勻性好的大面積高溫超導(dǎo)薄膜，并滿足批量化制備的要求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案一種滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，其特征在于它包括有一個(gè)箱體，在箱體的一側(cè)設(shè)有樣品架進(jìn)出口，在箱體內(nèi)的底部和樣品架進(jìn)出口的外部設(shè)有樣品架進(jìn)出導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上設(shè)置可移動(dòng)的樣品架，在箱體前后面內(nèi)設(shè)有加熱陶瓷平行板基體，在箱體前后對(duì)應(yīng)面上設(shè)有方形濺射口。
所述的樣品架為長方形結(jié)構(gòu)，在長方形的樣品架上均勻開有至少兩個(gè)基片固定槽孔，在樣品架的下端連接有導(dǎo)輪。
所述的樣品架外側(cè)連接有推拉桿。其由步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)。
在加熱陶瓷平行板基體上設(shè)有蛇形加熱絲。
在加熱陶瓷平行板基體內(nèi)側(cè)設(shè)有均熱石英板。
為滿足往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的長程加熱需要，本實(shí)用新型采用長箱形加熱器，兩個(gè)長的加熱陶瓷平行板基體上嵌裝加熱絲，并留有濺射樣品的方形濺射口。為保證樣品加熱均勻，在加熱器平板外鋪有一層薄石英板。運(yùn)動(dòng)樣品架為長方形，采用底部加裝耐高溫不銹鋼輪，沿導(dǎo)軌做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力系統(tǒng)采用可調(diào)速的步進(jìn)馬達(dá)，可控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度。為保證批量化制備，樣品架上根據(jù)需要可開多個(gè)樣品基片固定槽孔，可一次性進(jìn)行多片雙面大面積超導(dǎo)薄膜的濺射制備。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、采用往復(fù)式運(yùn)動(dòng)加熱基片，加熱箱體均溫性好，保證了基片上均勻的溫度分布，從而保證成分、性能的均勻性；2、對(duì)靶以同樣工藝條件，一次濺射制備大面積雙面超導(dǎo)薄膜，保證了雙面薄膜性能的一致性；3、在陶瓷平行板基體加熱器表面，設(shè)計(jì)有一層薄的石英板，有利于均熱；4、在加熱器對(duì)應(yīng)濺射靶材的位置，留有方形濺射口，保證樣品往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，大面積基片上濺射區(qū)任意一點(diǎn)移動(dòng)行程一致，保證濺射的均勻性；5、往復(fù)式傳動(dòng)裝置采用可調(diào)速的步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)樣品架往復(fù)運(yùn)動(dòng)，樣品架上可一次性固定多個(gè)基片，同時(shí)濺射制備大面積雙面超導(dǎo)薄膜，滿足實(shí)際生產(chǎn)的大批量要求；6、樣品架在加熱箱體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿預(yù)鋪的直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，保證運(yùn)動(dòng)時(shí)方向一致，從而保證濺射薄膜的均勻性。
圖1為本實(shí)用新型的箱體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型的箱體剖視結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型的熱陶瓷平行板基體剖視示意圖圖4為樣品架與濺射靶材相對(duì)位置的剖面示意圖圖5為導(dǎo)軌上設(shè)置樣品架的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2所示一種滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，它包括有一個(gè)箱體1，在箱體1的一側(cè)設(shè)有樣品架進(jìn)出口4，在箱體內(nèi)的底部和樣品架進(jìn)出口的外部設(shè)有樣品架進(jìn)出導(dǎo)軌5，在導(dǎo)軌5上設(shè)置可移動(dòng)的樣品架14，在箱體1前后面內(nèi)設(shè)有加熱陶瓷平行板基體2，在箱體前后對(duì)應(yīng)面上設(shè)有方形濺射口6。
所述的樣品架14為長方形結(jié)構(gòu)，在長方形的樣品架上均勻開有至少兩個(gè)基片固定槽孔15，在樣品架的下端連接有導(dǎo)輪17(見圖4、圖5)。
所述的樣品架外側(cè)連接有推拉桿16，其由步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)。
在加熱陶瓷平行板基體2上設(shè)有蛇形加熱絲10(見圖3)。
在加熱陶瓷平行板基體2內(nèi)側(cè)設(shè)有均熱石英板3。
圖1中用耐高溫不銹鋼制成的加熱器箱體1中，緊貼加熱腔體長度方向的兩側(cè)內(nèi)壁固定有加熱器陶瓷基體2，加熱絲10固定在陶瓷基體上，加熱絲10環(huán)繞繞線凸紋路9設(shè)置；為使樣品加熱時(shí)獲得均勻的加熱場，兩相對(duì)加熱基體的內(nèi)側(cè)，固定有兩排薄的石英均熱板3；加熱箱體一端開有矩形的長條開口，形成樣品架往復(fù)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)出口4，以保證在更換樣品和濺射時(shí)樣品架出入加熱箱體，樣品架在進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)沿著樣品架導(dǎo)軌5進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行磁控濺射鍍膜時(shí)，等離子體通過濺射口6落在樣品架上固定的濺射基片上。為保證大面積雙面超導(dǎo)薄膜基片在進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，基片上的各個(gè)點(diǎn)在濺射口中接受濺射的行程一致，從而保證膜厚的均勻性，濺射口的形狀設(shè)計(jì)為正方形。
本加熱絲可采用各種高效的加熱體，如Ni-Cr合金絲、白金絲等。
圖4給出了樣品架與濺射靶材相對(duì)位置的剖面圖。裝有圓柱中空濺射靶材12的大尺寸中空濺射陰極13以正對(duì)形式分布于加熱器濺射口的兩端。樣品架14在內(nèi)設(shè)的直線導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。樣品架上開有兩個(gè)基片固定槽孔15(或多個(gè))，以滿足一次制備兩個(gè)(或多個(gè))大面積雙面超導(dǎo)薄膜的批量化需要。樣品架由連接桿16連接到可調(diào)速步進(jìn)馬達(dá)控制的螺桿推進(jìn)裝置上，控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方向和速度。
圖5是導(dǎo)軌型往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)樣品架的結(jié)構(gòu)示意圖。樣品架底部均勻分布有耐高溫金屬材料制成的、與導(dǎo)軌尺寸相適應(yīng)的導(dǎo)輪17，保證運(yùn)動(dòng)的輪軸結(jié)構(gòu)不會(huì)在高溫下進(jìn)行磁控濺射時(shí)發(fā)生變形，從而影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)和濺射的均勻性。
權(quán)利要求1.一種滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，其特征在于它包括有一個(gè)箱體(1)，在箱體的一側(cè)設(shè)有樣品架進(jìn)出口(4)，在箱體內(nèi)的底部和樣品架進(jìn)出口的外部設(shè)有樣品架進(jìn)出導(dǎo)軌(5)，在導(dǎo)軌上設(shè)置可移動(dòng)的樣品架(14)，在箱體前后面內(nèi)設(shè)有加熱陶瓷基體(2)，在箱體前后對(duì)應(yīng)面上設(shè)有方形濺射口(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，其特征在于所述的樣品架(14)為長方形結(jié)構(gòu)，在長方形的樣品架上均勻開有至少兩個(gè)基片固定槽孔(15)，在樣品架的下端連接有導(dǎo)輪(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，其特征在于所述的樣品架外側(cè)連接有推拉桿(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，其特征在于在加熱陶瓷基體(2)上設(shè)有蛇形加熱絲(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，其特征在于在加熱陶瓷基體(2)內(nèi)側(cè)設(shè)有均熱石英板(3)。
專利摘要一種滑軌往復(fù)式對(duì)靶濺射加熱傳動(dòng)裝置，它包括有一個(gè)箱體，在箱體的一側(cè)設(shè)有樣品架進(jìn)出口，在箱體內(nèi)的底部和樣品架進(jìn)出口的外部設(shè)有樣品架進(jìn)出導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上設(shè)置可移動(dòng)的樣品架，在箱體前后面內(nèi)設(shè)有加熱陶瓷平行板基體，在箱體前后對(duì)應(yīng)面上設(shè)有方形濺射口。所述的樣品架為長方形結(jié)構(gòu)，在長方形的樣品架上均勻開有至少兩個(gè)基片固定槽孔，在樣品架的下端連接有導(dǎo)輪。所述的樣品架外側(cè)連接有推拉桿，其由步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)。在加熱陶瓷平行板基體上設(shè)有蛇形加熱絲。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可高效地滿足直流濺射方法制備高性能、均勻性好的大面積高溫超導(dǎo)薄膜，并滿足批量化制備的要求。
文檔編號(hào)C23C14/34GK2730887SQ200420118599
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者古宏偉, 李弢, 王霈文, 王小平 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院