一、概述
多功能高真空镀膜系统由磁控溅射室、离子束溅射室、放样室组成。整个系统具备离子束、磁控直流和射频溅射方式，具备制备各种薄膜、多层膜的全部功能，可用于镀制金属膜、半导体膜、非金属膜及介质膜等研究工作，能制备氧化物、氮化物等薄膜;同时又可以对样品进行等离子体清洗、反溅清洗。结构布局：离子束室、放样室、磁控溅射室成L字形分布;离子束室、磁控溅射室分别通过一个CF100超高真空闸板阀与预处理室连接，它们之间的样品传递由两个送样杆实现。设备具体包括真空腔室、样品加热转盘、样品传递机构、泵抽系统、真空测量系统、水路系统、气路系统、电控系统和微机控制镀层系统等组成。
二、主要技术性能指标及基本结构
1. 磁控溅射室 Ф550×约H 360(mm)，为筒形立式全不锈钢结构。上盖电动提升，其上装有可升降旋转加热样品转盘。侧面安装有封接观察窗并配挡板, CF35照明法兰，进气截止阀，放气阀，侧面装有抽气管道等。在真空室下半部分布四只磁控靶，每个靶材装有挡板，能上下移动、旋转，挡板旋转采用气动控制，由计算机控制镀膜。该室通过一个CF100闸板阀与放样室相连，样品通过齿轮齿条传递机构从预处理室传入到磁控溅射室，实现跨室交接
1.1磁控靶:四个磁控靶，其中两个可做铁磁材料，两个做非铁磁材料，两类靶材相对放置，靶材直径为Ф60mm。每个靶材射频(RF)和直流(DC)兼容，射频源为13.56MHz;其中两个靶材可实现共溅射;每个磁控靶安装挡板计算机控制。
1.2样品台: 在磁控溅射室的上盖装有一个样品转盘，转盘上有六个样品位，用于存放样品;能上下移动、旋转，样品可以由传递杆安放交接每一个位置，其中样品转盘中安装有一固定石墨加热炉，在镀膜过程中能对样品加热自转由调速电机控制，可计算机控制转台;样品可加热温度为：室温~1200 ℃。控温精度小于± 2 ℃。转速可调(10-30转/分)，样品加负偏压(-300 V)。有效镀膜区内的均匀性在镀200nm时≤±5%(2英寸范围内)。
1.3真空获得及测量：采用FF-200/1200型分子泵+2XZ-8机械泵通过一个CF200超高真空闸板阀对磁控溅射室进行抽气实现主抽。真空规管均安放在主抽气管道上，实现对系统真空度的测量。真空测量采用ZDF5201数显超高真空复合计。系统极限真空：经48小时烘烤后连续抽气，可好与6.67×10-6Pa;抽速：充入干燥氮气并短时间暴露大气后开始抽气，40分钟可达≤10-4 Pa。。系统漏率：停泵关机12小时后保持真空度≤5Pa。
2.离子束溅射室 Ф500×约H560(mm)，为筒形立式双层水冷全不锈钢结构。上盖电动提升，其上装有可升降旋转加热样品转盘。上部侧面还装有带水冷膜厚测试仪探头，并可调节探头距样品的距离。侧面安装有封接观察窗并配挡板, CF35照明法兰，进气截止阀，放气阀，底部装有抽气管道等。在真空室侧面装有一个四工位转靶，可实现电动旋转，靶材挡板采用手动控制，侧面装有Kaufman离子枪两套。该室通过一个CF100闸板阀与放样室相连，样品通过齿轮齿条机构从预处理室传入到离子束溅射室，实现跨室交接。
2.1溅射靶:四工位转靶，每个工位可以安装一个靶材，靶材平面与溅射离子枪呈45°，计算机控制换靶位;转靶有水冷，靶材尺寸80×80mm。
2.2离子枪: Kaufman离子枪两套。主离子枪与靶材平面呈45°，离子束直径为5 - 7 cm，能量为1.5 - 3 keV。辅离子枪与样品台平面呈45°，离子束直径为5 - 7 cm，能量为0.5 – 1.5 keV。两个离子枪连续工作时间不低于20小时(取决于灯丝寿命)。具体使用请详见离子枪使用说明书。
2.3样品台：在离子束溅射室的上盖装有一个样品转盘，转盘上有六个样品位，用于存放样品;能上下移动、旋转，样品可以由传递杆安放交接每一个位置，其中样品转盘中安装有一固定石墨加热炉，在镀膜过程中能对样品加热自转由调速电机控制，可计算机控制转台;样品可加热温度为：室温~1200 ℃。控温精度小于± 2 ℃。转速可调(10-30转/分)，样品加负偏压(-300 V)。有效镀膜区内的均匀性在镀200nm时≤±5%(2英寸范围内)。
2.3真空获得及测量：采用FF-200/1200型分子泵+2XZ-8机械泵通过一个CF200超高真空闸板阀对离子束溅射室进行抽气实现主抽;真空规管均安放在主抽气管道上，实现对系统真空度的测量;真空测量采用ZDF5201数显超高真空复合计。系统极限真空：经48小时烘烤后连续抽气，高于6.67×10-6Pa;抽速：充入干燥氮气并短时间暴露大气后开始抽气，40分钟可达≤10-4 Pa。。系统漏率：停泵关机12小时后保持真空度≤5Pa。
3. 真空放样室Φ280×H500(mm)，为筒形立式全不锈钢结构，在磁控溅射室与离子束室中间通过两个CF100超高真空闸板阀相连接，上盖装有可升降样品架、固定加热炉(室温~800 ℃);可以存放6个样品。下部侧面装有射频等离子体启辉电离装置，可加脉冲直流负偏压，对样品进行等离子体刻蚀处理和真空退火处理。放样室正前方装有一通导为φ150的活门观察窗。真空室活门两侧各装有一传递机构用于完成样品在本室与其他两室实现三室的样品传递交接;CF35照明法兰，进气截止阀，放气阀，旁抽角阀;真空室底部还装抽气管道等。
3.1真空获得及测量：采用FF-160/620C型分子泵+2XZ-8机械泵通过一个CF150超高真空闸板阀对放样室进行抽气实现主抽;通过一个CF35角阀实现旁路抽气;真空规管均安放在主抽气管道上，实现对系统真空度的测量;真空测量采用ZDF5227数显超高真空复合计。系统极限真空：经48小时烘烤后连续抽气, 高于6.67×10-6Pa;抽速：充入干燥氮气并短时间暴露大气后开始抽气，40分钟可达≤10-4 Pa。。系统漏率：停泵关机12小时后保持真空度≤5Pa。
除上盖大法兰密封口、转盘动密封、转靶动密封、放样室活门石英玻璃窗密封等采用氟橡胶圈密封外，其余各法兰口均按超高真空系统设计，采用金属密封。除上述密封法兰口外，在真空室的四周共留有八个CF35、四个CF16的法兰口，并配以相应的盲板。
4. 计算机控制镀膜系统：
4.1 泵阀等开关量的控制
系统中所有泵、阀、照明等开关量的控制，都是手动控制实现的，采用一个按钮来控制，例如机械泵：如果当前机械泵的状态为停止，按下机械泵的按钮，机械泵启动，启动后的状态为绿色，再次按下此按钮，机械泵停止，颜色为灰色。
4.2 加热电源的控制
满足加热工艺条件下，先按下“加热电源”按钮，启动加热电源接触器电路，然后可通过自动和手动两种方式控制加热电源。自动控温是通过电脑软件远程设定温度值实现自动加温，在电脑软件上的“设定温度”窗口输入要达到的目标温度即可;手动控温是通过SR93温控表手动调节温度输出。注意：这里实现的自动控温必须在远程通讯状态为ON时操作，手动控温在通讯状态为OFF下操作。按钮操作都采用一键式操作方式控制。
4.3 流量计控制
流量计的操作采用远程电脑软件控制，想要修改阀状态，点击“阀状态”显示框，可一次切换阀状态，从阀控——清洗——关闭——阀控依次循环，修改完阀状态后，请切记点击“设定阀状态”按钮，来完成阀状态的设定。阀流量的设定方式同阀状态的设定方式相同，先输入阀的流量值，然后点击“设定阀流量”按钮。
4.4 工位旋转控制
每次重新上电前，先点击“回零”按钮，让电机回到原点，消除运行误差，如果不启动回位按钮，系统无法启动。回到零位后，可依次点击相应的位置按钮，电机会按钮预先设定好为位置来运行。如果想修改各个工位的位置，或者旋转速度，或者实现手动控制转盘的转动，可点击“设定”按钮，弹出设定窗口，在设定窗口中进行调节。
4.5 直流电源和射频电源控制
每个真空室都有其对应的直流电源或者射频电源，每个直流电源和射频电源都有唯一的操作窗口，实现手段操作功能。
4.6膜厚仪的控制
启动电源后，点击离子束式窗口中的膜厚仪上的“启动”按钮，可启动膜厚仪，实现膜厚仪数据采集功能，点击“清零”按钮，清空当前数值，停止数据采集功能。点击“设定”按钮，弹出设定窗口，在设定窗口上可设定相关的参数如材料密度、声阻比率、比例因子。
4.7 溅射电源自动控制程序
溅射电源根据不同的真空室，设置了相应的靶，每个靶都可以独立工作，根据不同的工位要求，可以分别选择不同的工位和靶位相组合，而且可以独立的设置其相应的溅射时间和镀膜时间，如果需要循环控制的话，还可以设置循环次数实现循环控制。设置完参数后，按下“启动”后，实现程序自动运行，程序按照预先设定好的工艺过程和工艺时间完成相应电源和工位的动作。如果程序工作过程中，需要停止工艺过程，按下“停止”按钮即可。
5. 电源
1、RF射频电源：N=500W f=13.56MHz 3台
2、DC直流电源：N=1000W 2台
3、直流偏压电源：0-600V 1台
4、样品加热温控电源： 3台
5、膜厚监测仪： 1台
6、总控制电源： 1台
7、离子源电源： 2台
8、分子泵电源： 3台
9、流量显示仪： 2台
10、复合真空计： 3台
11、计算机电源： 1台
6.气路系统：采用七路MFC质量流量控制器控制进气，具体见系统真空示意图。
7.水冷却及水压报警系统：系统配有水冷却系统，用来对分子泵、磁控靶、四工位转靶、腔体、膜厚仪等进行冷却。在水路上安装有水流继电器，一旦缺水或水压不足，将进行报警并切断相应电源，以防止损坏设备。
