[发明专利]一种平行臂式三自由协同驱动型薄膜掠射角溅射平台

说明书

本发明公开一种平行臂式三自由协同驱动型薄膜掠射角溅射平台，包括外壳；外壳内安装有公转驱动组件及中央动作结构组件；中央动作结构组件包括工作台，传动塔，自转传动组件及公转传动组件；自转传动组件安装于框体内，公转传动组件安装于框体外周壁，传动塔安装于框体顶部；框体置于外壳内腔中部。本发明在保证系统可靠性、易维护性以及一定系统冗余程度的前提下，实现了载物实验盘在传动塔上端中枢传动轴为原点作自转、摇摆、公转三个自由度的独立、协同、连续、自动化控制，能够满足新要求下高新材料镀膜溅射实验所需性能指标。

技术领域

本发明涉及真空磁控镀膜技术领域，特别是涉及一种平行臂式三自由协同驱动型薄膜掠射角溅射平台。

背景技术

磁控溅射技术是一种常用的物理气相沉积薄膜制备方法，通过氩离子高速轰击靶材表面，使靶材发生溅射，溅射出来的粒子附着在工件表面形成一层薄膜，具有均匀性好、基材附着力强、溅射速率高、工艺稳定性好等优点。在现有的多靶共溅射沉积系统中，样品台水平安装在溅射腔体上端，溅射靶材安装在腔体的下端且与样品台表面形成一定的偏轴角度，在溅射过程中，为了保证薄膜的均匀性，一般需将支撑工件的样品台设置为可旋转的样品台。

现有技术中，上述常规的多靶溅射系统的样品台仅有一个水平方向上的自动自由度，靶材安装固定不动，这种布局方式可以很好实现薄膜的共溅射沉积，但却无法满足复杂工件的多方位、连续变位磁控溅射沉积或者复杂非线性结构性质薄膜的需求。例如在掠射角溅射沉积中，要求工件表面与入射粒子形成特定的倾斜角度，使得工件表面上已形成的薄膜结构对之后沉积在工件表面上的粒子产生自阴影效应，从而产生一种非线性复杂纳米结构性质的薄膜。

因此上述常规多靶溅射系统在使用过程中，仍然存在较为明显的缺陷，样品台上的工件表面在水平旋转的同时，相对溅射靶材的角度无法自动有效调节，同时要求工件表面在倾角定位的同时能够沿着工件自身的轴线进行自转，传统镀膜溅射实验平台仅有一个自动自由度或一个自动自由度配一个手动自由度(即只能在实验开始前使用螺栓等装置固定实验盘的定角变位装置)，无法满足后续多方位溅射、连续变位溅射实验的需求。因此，亟需设计一种能满足自传、公转、角度可调的独立、协同、连续、自动化控制的薄膜溅射平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种平行臂式三自由协同驱动型薄膜掠射角溅射平台，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种平行臂式三自由协同驱动型薄膜掠射角溅射平台，包括外壳；所述外壳内安装有公转驱动组件及中央动作结构组件；

所述中央动作结构组件包括工作台，传动塔，自转传动组件及公转传动组件；所述工作台与所述传动塔传动连接实现所述工作台的翻转；所述传动塔与所述自转传动组件传动连接，实现所述工作台的自转；所述公转驱动组件与所述公转传动组件传动连接，实现所述工作台的公转；

所述自转传动组件安装于所述框体内，所述公转传动组件安装于所述框体外周壁，所述传动塔安装于所述框体顶部；所述框体置于所述外壳内腔中部。

所述公转传动组件包括径向支撑架，导电滑环，电磁制动器和轴向传动组；所述轴向传动组设置有两组且分别与所述公转驱动组件传动连接；所述轴向传动组安装于所述径向支撑架上；

所述电磁制动器置于所述框体底部，且电磁制动器传动连接有公转制动轴的一端；所述公转制动轴另一端伸入所述框体底部，且固定安装在所述框体内；所述公转制动轴上还安装有所述导电滑环。

所述轴向传动组包括承力盘，公转齿轮及推力球轴承；所述承力盘固定安装在所述框体外壁，所述公转齿轮固定安装在所述承力盘底部，所述推力球轴承安装在所述公转齿轮另一侧。

所述径向支撑架包括肩部固定架，腰部固定架，底部固定架及稳定架；所述腰部固定架和底部固定架固定安装在所述框体上，且设置于所述稳定架两侧，所述肩部固定架与所述腰部固定架内安装有一组所述轴向传动组；所述底部固定架下方安装有一组所述轴向传动组。