【名称】 高速离心式功能材料成膜装置
【公开号】 2559654 【公开日】 2003.07.09
【主分类号】 C23C14/22 【分类号】 C23C14/22;C23C16/44
【申请号】 02245793.3
【分案原申请号】 【申请日】 2002.08.19
【颁证日】 【优先权】
【申请人】 秦友刚 【地址】 050031河北省石家庄市翟营大街148号2栋2单元101
【发明人】 秦友刚 【国际申请】
【国际公布】 【进入国家日期】
【专利代理机构】 【代理人】
【摘要】
本实用新型公开了一种高速离心式功能材料成膜装置，它包括成膜基板及成膜材料发射源，所述成膜基板为圆筒状，固定在旋转筒内筒壁上，旋转筒与电机连接，成膜材料发射源置于旋转筒内。它由电机带动旋转筒和成膜基板一起高速旋转，使成膜材料产生离心力，而快速沉积在成膜基板而成膜，它具有成膜速度快、质量好等优点。
简介：薄膜类功能材料（如金刚石薄膜，陶瓷薄膜，半导体薄膜等）的成膜装置一般是真空（或带有一定的保护气体）腔内设有静止的基板（或可缓慢转动并加热到一定温度），通过化学气相沉积法（CVD）,物理蒸镀法（PVD）,溅射法等方法将被镀物质沉淀在基板上形成薄膜。本实用新型是将基板改制成圆桶状，并高速转动，内壁作为成膜基板面。由于速度和离心力的作用，改进了原方法的成膜条件，可以大大地提高成膜速度和薄膜质量。
在内壁向心力及高速转动的作用下镀膜材料成膜过程发生了以下新的变化：
1） 镀膜材料在到达内壁时由于离心力作用，大大减少了弹跳脱离内壁的机会。这样可以有效提高成膜速度。
2） 离心力使材料在结晶过程中轴向受到挤压，而径向没有受力变化。这样可以减少薄膜中的空隙，提高薄膜质量。
3） 离心力使圆桶内气体（和飞溅）物质主要集中在内壁，使飞溅物在空间互相碰撞机会减少。这样，落到基板上的材料将更细化。
4） 可以将蒸发源更接近于内壁，进一步使飞溅物在空间互相碰撞机会减少。
5） 由于基板在高速运动，飞溅到基板上的材料更均匀。
6） 对需要保护气氛或气体源的镀膜方式，由于气体主要聚集在内壁，更能发挥保护气氛的作用。
7） 对需要保护气氛或气体源的镀膜方式，气体压力将随轴向位置的变化而变化，从而产生温度梯度和压力梯度，有利于薄膜生长。
8） 对于真空度较高的蒸发镀膜方式，材料蒸发时与内壁的相对速度会影响成膜质量。可以调节蒸发方向达到提高镀膜质量的目的。
另： 对于气体源镀膜但又不需要分解后的气体残留的情况，可以采用以下方式：气源从轴心输入。在内壁基板上开几个适当的气孔，则可及时排除残留气体。根据不同要求开孔大小和调节速度以达到需要的气氛。这种方法对于真空度要求不高的情况，可以利用离心力作用产生的负压而取消真空泵及密封装置。进而达到简化设备，降低成本的目的。
本实用新型的缺点是由于转动的基板离心力很大，对基板材质硬度要求较高，不易用于较高基板温度的情况。同时对基板温度控制也较难。镀膜主要是圆弧形式，不适应于复杂几何曲线的形式。
qinyougang@163.com
