[发明专利]一种连续均匀镀膜热丝化学气相沉积设备及方法

说明书

本发明属于化学气相沉积技术领域，涉及一种热丝化学气相沉积设备及方法。一种连续均匀镀膜热丝化学气相沉积设备，包括：镀膜腔室、送样保温腔室、送样装置，所述镀膜腔室与送样保温腔室之间通过插板阀连接，所述镀膜腔室中设有热丝加热系统；所述热丝加热系统的下方设有水冷系统；所述送样保温腔室设置在所述镀膜腔室的两侧；所述的送样装置通过送样保温腔室向镀膜腔室送入样品，两侧交替进行，连续镀膜。本发明的设备和方法，能够精确控制热丝加热单元和水冷单元，实现温场均匀，从而实现制备薄膜的均匀性，优化电流和水流量，节约能源；能够实现镀膜后样品自动保温和温和均匀降温，降低薄膜应力，提高产品质量和使用寿命。

技术领域

本发明属于化学气相沉积技术领域，涉及一种热丝化学气相沉积设备及方法。

背景技术

目前硼掺杂金刚石薄膜污水处理电极，金刚石涂层刀具等成为工业应用领域的新产品，金刚石薄膜污水处理电极可降解工业废水，难处理有机废水等，在环境保护领域有较大的应用前景。金刚石涂层刀具在航空领域材料加工，微电子器件加工等也有广泛的应用。热丝化学气相沉积方法可以大面积制备金刚石薄膜，然而每次制备需要更换热丝，制备效率低，材料成本和时间成本高昂；另外热丝温场不均匀导致薄膜质量均匀性差；没有相应的降温工艺导致薄膜应力过高，稳定性差，严重阻碍着其应用。为了提高薄膜的制备效率，以及提高薄质量，需要研发新的真空设备以及工艺。

发明内容

本发明的目的是解决现有的沉积设备在温度控制方面存在的缺陷，提供一种连续均匀镀膜热丝化学气相沉积设备及方法，通过对热丝在二维方向上的温度调整控制，实现热丝温场的均匀化，提高薄膜质量。

本发明解决其技术问题采用的第一个技术方案是：一种连续均匀镀膜热丝化学气相沉积设备，包括：镀膜腔室、送样保温腔室、送样装置，所述镀膜腔室与送样保温腔室之间通过插板阀连接，所述镀膜腔室中设有热丝加热系统；所述热丝加热系统的下方设有水冷系统；所述送样保温腔室对称设置在所述镀膜腔室的两侧；所述送样装置通过送样保温腔室向镀膜腔室送入样品，两侧交替进行，连续镀膜。

作为本发明的一种优选方式，所述的热丝加热系统由多个热丝单元组成，每个热丝单元包括一根热丝，所述热丝连接独立电源。

进一步优选地，所述的热丝单元均匀排布在热丝架上，所述热丝架上设有若干导电环，每组导电环分别连接独立电源的正负极；所述热丝的两端绕过正负极的导电环，通过弹簧拉紧。

作为本发明的一种优选方式，所述的水冷系统包括水冷盘，所述水冷盘由若干平行设置的水冷单元组成；所述水冷单元的水流方向与所述热丝的电流方向垂直。

进一步优选地，所述水冷单元上设有流量截止阀，通过所述的流量截止阀控制所述水冷单元内水流量。

进一步优选地，所述的水冷盘的下方设有升降机构，所述升降机构带动所述的水冷盘上下移动。

作为本发明的一种优选方式，所述的送样装置包括样品盘，所述样品盘由盘体和电阻丝组成，所述电阻丝迂回排布在所述盘体内；所述电阻丝的两端分别连接正、负极导线；所述电阻丝的排布间距从中间向两侧逐渐密集。

进一步优选地，所述的送样装置还包括送样杆，所述送样杆的一端与所述样品盘插接连接；送样杆与所述样品盘的接头端设有正、负连接电极。

进一步优选地，所述的送样装置还包括设置在所述送样保温腔室和所述镀膜腔室内的传送架，所述传送架上设有滑动装置，所述样品盘在所述送样杆的推拉下借助所述滑动装置进出镀膜腔室。

本发明进一步提供了一种连续均匀镀膜热丝化学气相沉积方法，包括：

（1）关闭镀膜腔室两侧的插板阀，接通电源，等待热丝碳化；

（2）调节每个热丝加热单元的电流大小，使电流由中间单元向两侧单元均匀递增；