一种真空镀膜膜厚检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及溅射镀膜膜厚检测技术领域，具体涉及一种真空镀膜膜厚检测装置。


背景技术：

2.具备优异力学性能的纳米薄膜在石油、化工、制药等领域具有广泛的应用前景。磁控溅射仪是一种先进、普及、成熟的镀膜仪器，适用于制备金属强化膜、半导体太阳能薄膜、磁性器件薄膜甚至陶瓷薄膜。通过磁控溅射镀膜，成膜速度快，薄膜质量高，膜
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基结合力强，薄膜成分、结构均匀。在制备薄膜的过程中往往需要制备不同厚度的薄膜，用来研究薄膜的生长、应用于不同的场合等。目前的磁控溅射仪在镀膜时，还是很难在真空腔体内测量被镀在硅片上薄膜的厚度的。因此，如何开发能在真空中检测被镀薄膜的厚度的装置，能够较准确的得到被镀薄膜的厚度，已经成为优质薄膜研发领域的关键性难题。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种真空镀膜膜厚检测装置，以快速地、低成本地、操作简便地实现真空镀膜膜厚的检测。
4.本实用新型采用以下技术方案:
5.一种真空镀膜膜厚检测装置，其特征在于，包括磁控溅射仪主腔及设置在磁控溅射仪主腔内的样品台，所述样品台底面反向固定设置高精度力传感器，所述高精度力传感器下方设有硅片，所述硅片相连设置在高精度力传感器上，所述磁控溅射仪主腔底部设有靶材支座，所述靶材支座上设有靶材，且靶材中心与硅片中心位于同一铅垂线上。
6.所述的一种真空镀膜膜厚检测装置，其特征在于，所述样品台底部设有传感器安装孔，所述高精度力传感器通过第一螺丝、第一垫片、第二螺丝及第二垫片固定在样品台上。
7.所述的一种真空镀膜膜厚检测装置，其特征在于，所述高精度力传感器底部开设两个螺纹孔，所述硅片通过第一微型螺丝、第一硅片夹、第四微型螺丝及第二硅片夹夹持设置在高精度力传感器下方。
8.所述的一种真空镀膜膜厚检测装置，其特征在于，所述磁控溅射仪主腔的外部安装有显示屏，其显示屏与高精度力传感器电信号连接。
9.所述的一种真空镀膜膜厚检测装置，其特征在于，所述高精度力传感器下表面与样品台表面相平齐。
10.所述的一种真空镀膜膜厚检测装置，其特征在于，所述硅片的形状及尺寸与高精度力传感器下表面的形状及尺寸相同。
11.本实用新型的有益效果：设计巧妙，结构合理，使用方便，应用本装置实现真空镀膜过程中的膜厚检测，大幅提高对在真空镀薄过程中膜厚度的了解程度，对薄膜的研究领域具有重要的意义。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构示意图；
13.图2为本实用新型的a
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a剖面结构示意图；
14.图3为本实用新型的b的局部放大示意图；
15.图4为本实用新型的样品台半剖示意图；
16.图中：1
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电机，2
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磁控溅射仪密封盖，3
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连杆，4
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磁控溅射仪密封法兰，5
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第一螺丝，6
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第二螺丝，7
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样品台，8
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高精度力传感器，9
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磁控溅射仪主腔，10
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靶材挡板，11
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靶材，12
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靶材支座，13
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玻璃挡板，14
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显示屏，15
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第二垫片，16
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第一微型螺丝，17
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第一硅片夹，18
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硅片，19
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第二硅片夹，20
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第二微型螺丝，21
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第一垫片。
具体实施方式
17.以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的描述：
18.如图1
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4所示，一种真空镀膜溅射膜厚检测装置，包括电机1、磁控溅射仪密封盖2、连杆3、磁控溅射仪密封法兰4、第一螺丝5、第二螺丝6、样品台7、高精度力传感器8、磁控溅射仪主腔9、靶材挡板10、靶材11、靶材支座12、玻璃挡板13、显示屏14、第二垫片15、第一微型螺丝16、第一硅片夹17、硅片18、第二硅片夹19、第二微型螺丝20及第一垫片21。
19.实施例：
20.真空镀膜膜厚检测装置，包括磁控溅射仪主腔9、设置在磁控溅射仪主腔9上的磁控溅射仪密封法兰4、设置在磁控溅射仪密封盖2、设置在磁控溅射仪密封盖2上的电机1、与电机1主轴相连的连杆3，所述连杆3穿过磁控溅射仪密封盖2及磁控溅射仪密封法兰4设置在磁控溅射仪主腔9内部，所述连杆3底部样品台7固定连接。
21.样品台7底部在绕其圆周方向均匀分布四个传感器安装孔，四个传感器安装孔内设置有高精度力传感器8（高精度力传感器8的表面朝下，底面朝上），利用高精度力传感器8的所测到镀的膜的质量、硅片18、第一微型螺丝16、第二微型螺丝20、第一硅片夹17、第二硅片夹19来间接计算得出膜的厚度，高精度力传感器8顶部自带螺丝安装孔，第一螺丝5和第二螺丝6穿过样品台7将高精度力传感器8固定在样品台7均匀分布的四个传感器安装孔内，其中第一螺丝5上穿设有第一垫片21，第二螺丝6上穿设有第二垫片15。
22.高精度力传感器8下方有硅片18，硅片18的形状及大小与高精度力传感器8下表面相同，为了使得硅片18能够将高精度力传感器8下表面覆盖，这可以很大程度的避免在镀膜过程中被溅射的靶材11被镀在高精度力传感器8表面，对计算得来的薄膜的厚度造成影响；高精度力传感器8下表面与样品台7表面相平齐，这里的平齐是为了防止被溅射靶材11被镀在高精度传感器8上对测量结果造成影响。
23.高精度力传感器8底部有两个螺纹孔，螺纹孔上的点离高精度力传感器8的边缘的最近距离小于1mm，两个螺纹孔与第一微型螺丝16和第二微型螺丝20相配合，另外第一微型螺丝16、第二微型螺丝20分别通过第一硅片夹17（相当于垫片）、第二硅片夹19（相当于垫片）、将硅片18夹持在高精度力传感器8下表面，此时硅片18表面恰好没有受到第一微型螺丝16及第二微型螺丝20的预紧力。
24.硅片18中心与下方的靶材11中心在同一铅垂线上，中心正下方是为了使得在被溅射靶材11尽可能均匀的被镀在硅片18表面，靶材11放置在靶材支座12中，靶材支座12上方
还有靶材挡板10，需要被溅射的靶材其靶材挡板10打开，其余的靶材挡板10均盖上，靶材支座12与磁控溅射仪主腔9内底部相连，磁控溅射仪主腔9的外部安装有显示屏14，高精度力传感器8的两根信号输出线反着接入显示屏14，这是因为这里的高精度力传感器8是倒着使用的，显示屏14用于读取相应高精度力传感器的8的所测到的值。
25.本实施例中磁控溅射仪主腔9内部底面上方绕其圆周方向均匀分布4个靶材支座12，每个靶材支座12均设有靶材11及靶材挡板10。
26.工作过程：
27.首先将高精度力传感器8通过第一螺丝5、第一垫片21、第二螺丝6、第二垫片15固定在样品台7上，然后通过第一微型螺丝16将第一硅片夹17安装好，再通过第二微型螺丝20将第二硅片夹19安装好，然后通过第一硅片夹17和第二硅片夹19将硅片18夹持好，将靶材11放置好，随后将腔体关闭，开始抽真空。
28.待抽真空完毕后，并在准备工作完成后，开始镀膜，通过磁控溅射仪的控制器打开被溅射靶材11的靶材挡板10，靶材11被溅射到硅片18上，实时通过显示屏14中的示数来观察高精度力传感器8的测量值，当达到一定值时，暂时停止溅射靶材，即停止镀膜，然后读取显示屏14的值，经过计算得出薄膜厚度，若薄膜厚度不在预期值，则继续溅射靶材，即继续镀膜，如此反复直到通过读取显示屏14的值，经过一定的计算得出的薄膜厚度在预期值时这时，镀膜完成，获得了需要厚度的薄膜。这里的计算利用记录的高精度力传感器8的返回值、硅片18的面积、被溅射靶材的密度来计算膜厚。
[0029][0030]
膜厚可用以上公式计算，其中h为薄膜的厚度，f为高精度力传感器8所测值在显示屏14记录的数值，m为硅片18、第一硅片夹17、第二硅片夹19、第一微型螺丝16、第二微型螺丝20的总质量，g为重力加速度，为被溅射靶材11的密度，s为硅片18的表面积。