卫星式真空薄膜沉积系统技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种卫星式真空薄膜沉积系统，由多个操作腔室管路连接组成，所述操作腔室包括一个中转室、两个共蒸发沉积室、三个磁控溅射室以及一个储样室，每个所述操作腔室均配备有用于维持腔体真空度的真空泵组，所述中转室位于整个系统的中心位置、其他所述操作腔室等距环绕设置于所述中转室的外周位置，其他所述操作腔室均分别与所述中转室管路连接、并采用闸板阀进行分隔，系统内还设置有样品传递机构，加工样品在所述样品传递机构的作用下、在各操作腔室间传递。本实用新型专利技术实现了在一套系统中实现在衬底上制得多种不同外延薄膜的技术效果，降低了样品在不同设备间转移制备的实验成本及时间成本，显著地提升了制备效率。

【技术实现步骤摘要】
卫星式真空薄膜沉积系统
本技术涉及一种样品承托装置，尤其涉及一种可适用于分子束外延生长及原位表征的样品托，属于真空科研设备领域。
技术介绍
分子束外延（MBE）技术是由50年代使用真空蒸发技术制备半导体薄膜材料发展而来的，这一技术开拓了一系列崭新的超晶格器件，扩展了半导体科学的新领域，是半导体行业内重要的真空镀膜工艺。这一技术的主要过程是将半导体衬底放置在超高真空腔体的样品台上，将需要生长的单晶物质按元素的不同分别放在真空腔体的不同喷射炉中并分别加热到相应的温度，各元素喷射出的分子流能在衬底上生长出极薄的单晶体以及几种物质交替的超晶格结构。运用这一技术进行材料制备，薄膜生长温度低，使得操作者能够严格控制外延层的层厚组分和掺杂浓度，从而可以制成不同掺杂剂或不同成份的多层结构。同时，成品外延材料的表面形貌好，面积较大且均匀性较好。此外，利用各种元素的粘附系数的差别，操作者还可以制成化学配比较好的化合物半导体薄膜。也正是基于上述优点，因此MBE技术成为了目前业内所广泛采用的一种核心技术。与技术发展现状相对应的，目前国内外也出现了很多MBE设备的制造厂商，较为知名的有沈阳科仪（SKY）、法国Rider、美国Veeco、美国SVTA、芬兰DCAInstruments、德国Omicron、德国MBE-Komponenten、英国OxfordAppliedResearch等公司，他们均有产品进入中国市场。但是目前市面上的这些MBE设备，其结构大多都较为复杂、占地面积很大，从而给建筑带来了较大的承重压力。综上所述，如何在保证使用效果的前提下提出一种设计合理、占地面积小的MBE设备，从而克服现有技术中存在的诸多缺陷，就成为本领域内技术人员所亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于现有技术存在上述缺陷，本技术的目的是提出一种卫星式真空薄膜沉积系统，由多个操作腔室管路连接组成，所述操作腔室包括一个中转室、两个共蒸发沉积室、三个磁控溅射室以及一个储样室，每个所述操作腔室均配备有用于维持腔体真空度的真空泵组；所述中转室位于整个系统的中心位置、其他所述操作腔室等距环绕设置于所述中转室的外周位置，其他所述操作腔室均分别与所述中转室管路连接、并采用闸板阀进行分隔；系统内还设置有样品传递机构，加工样品在所述样品传递机构的作用下、在各操作腔室间传递。优选地，三个所述磁控溅射室间隔设置，相邻两个所述磁控溅射室之间由其他任一所述操作腔室隔开，所述磁控溅射室包括一个直流溅射室以及两个射频溅射室。优选地，所述中转室位于整个系统的中心位置、其他所述操作腔室等距环绕设置于所述中转室的外周位置；沿顺时针方向，所述中转室的外周位置分别设置有储样室、第一射频溅射室、第一共蒸发沉积室、直流溅射室、第二共蒸发沉积室、第二射频溅射室。优选地，所述储样室的两侧各留有一法兰接口，其中一个固定安装有活门观察窗、另一个采用盲板密封；所述储样室上方固定安装有用于储存加工样品的样品架。优选地，所述中转室内设置有样品传递机构，传送杆固定设置于所述样品传递机构的前端位置，在所述样品传递机构的作用下，所述传送杆可将所述中转室内的加工样品传送至任一操作腔室内。优选地，两个所述共蒸发沉积室均通过一个闸板阀与所述中转室相连接，在所述共蒸发沉积室的腔体与真空泵组、所述共蒸发沉积室的腔体与所述中转室之间各配备有一个液氮冷阱，所述液氮冷阱的前级设置有用于避免颗粒逸出的隔板。优选地，所述共蒸发沉积室的顶盖与腔体为可分离式结构、二者间采用金属圈密封；所述共蒸发沉积室的腔体采用双层水冷结构，所述共蒸发沉积室的腔体上设置有多个用于观察传样及各束源炉状态的观察窗以及若干用于设备连接的法兰接口；所述共蒸发沉积室的上方固定设置有可升降、旋转的二维样品台。优选地，两个所述共蒸发沉积室均配备有一个束流计和一个膜厚仪，两个所述共蒸发沉积室的两个膜厚仪探头共用一个控制器。优选地，两个所述共蒸发沉积室的底部各配有八个束源炉，分别为一个高温炉，四个中温炉，两个低温炉以及一个Se/S裂解炉；所述共蒸发沉积室的腔体内还设置有与所述束源炉相配套的八个气动挡板，各所述束源炉在腔体内部通过所述气动挡板相隔开。优选地，所述直流溅射室的腔体与真空泵组采用闸板阀连接，所述直流溅射室的腔体上设置有一个用于观察传样的观察窗以及一个用于设备连接的微漏阀接口，所述直流溅射室的上方固定设置有可升降、旋转的二维样品台。优选地，所述直流溅射室的底部设置有三个磁控溅射靶以及一个靶座接口，所述直流溅射室借助所述靶座接口与靶座升降台相连接；三个所述磁控溅射靶之间既可独立工作也可同时工作、共同配合实现共焦磁控溅射，所述磁控溅射靶至样品的距离为80~150mm、溅射角度固定为20°，每个所述磁控溅射靶均配备有一个集成小挡板；所述直流溅射室内还配备有两路流量控制器，其中一路为氩气、另一路为氧气。优选地，两个所述射频溅射室的腔体上均设置有一个用于观察传样的观察窗，两个所述射频溅射室的上方均固定设置有可升降、旋转的二维样品台；两个所述射频溅射室内各配备有两套射频电源、两路流量控制器以及两个微漏阀，所述两路流量控制器，其中一路为氩气、另一路为氧气。优选地，所述第一射频溅射室的底部设置有四个磁控溅射靶以及一个靶座接口，所述第一射频溅射室借助所述靶座接口与靶座升降台相连接；四个所述磁控溅射靶之间既可独立工作也可同时工作、共同配合实现共焦磁控溅射，所述磁控溅射靶至样品的距离为80~150mm、溅射角度为0~40°，每个所述磁控溅射靶均配备有一个集成小挡板。优选地，所述第二射频溅射室的底部设置有三个磁控溅射靶以及一个靶座接口，所述第二射频溅射室借助所述靶座接口与靶座升降台相连接；三个所述磁控溅射靶之间既可独立工作也可同时工作、共同配合实现共焦磁控溅射，所述磁控溅射靶至样品的距离为80~150mm、溅射角度固定为20°，每个所述磁控溅射靶均配备有一个集成小挡板。与现有技术相比，本技术的优点主要体现在以下几个方面：本技术所提供的一种卫星式真空薄膜沉积系统，通过对不同的分子束外延（MBE）生长技术的运用，能够实现在一套系统中实现在衬底上制得多种不同外延薄膜的技术效果。降低了样品在不同设备间转移制备的实验成本及时间成本，显著地提升了制备效率。同时，本技术通过合理的设计，缩小和优化了设备整体的占地面积，减少建筑的承重压力。此外，本技术的系统也为同领域中其他MBE设备的设计、制造和使用提供了技术启示，具有很高的借鉴、使用及推广价值。以下便结合实施例附图，对本技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本技术技术方案更易于理解、掌握。附图说明图1为本技术的系统整体结构示意图；图2为本技术的系统俯视结构示意图；图3为本技术的系统侧视结构示意图；其中：1、储样室；2、中转室；3、第一共蒸发沉积室；4、第二共蒸发沉积室；5、直流溅射室；6、第一射频溅射室；7、第二射频溅射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星式真空薄膜沉积系统，由多个操作腔室管路连接组成，其特征在于：所述操作腔室包括一个中转室（2）、两个共蒸发沉积室、三个磁控溅射室以及一个储样室（1），每个所述操作腔室均配备有用于维持腔体真空度的真空泵组；所述中转室（2）位于整个系统的中心位置、其他所述操作腔室等距环绕设置于所述中转室（2）的外周位置，其他所述操作腔室均分别与所述中转室（2）管路连接、并采用闸板阀进行分隔；系统内还设置有样品传递机构，加工样品在所述样品传递机构的作用下、在各操作腔室间传递。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星式真空薄膜沉积系统，由多个操作腔室管路连接组成，其特征在于：所述操作腔室包括一个中转室（2）、两个共蒸发沉积室、三个磁控溅射室以及一个储样室（1），每个所述操作腔室均配备有用于维持腔体真空度的真空泵组；所述中转室（2）位于整个系统的中心位置、其他所述操作腔室等距环绕设置于所述中转室（2）的外周位置，其他所述操作腔室均分别与所述中转室（2）管路连接、并采用闸板阀进行分隔；系统内还设置有样品传递机构，加工样品在所述样品传递机构的作用下、在各操作腔室间传递。


2.根据权利要求1所述的卫星式真空薄膜沉积系统，其特征在于：三个所述磁控溅射室间隔设置，相邻两个所述磁控溅射室之间由其他任一所述操作腔室隔开，所述磁控溅射室包括一个直流溅射室（5）以及两个射频溅射室。


3.根据权利要求2所述的卫星式真空薄膜沉积系统，其特征在于：所述中转室（2）位于整个系统的中心位置、其他所述操作腔室等距环绕设置于所述中转室（2）的外周位置；沿顺时针方向，所述中转室（2）的外周位置分别设置有储样室（1）、第一射频溅射室（6）、第一共蒸发沉积室（3）、直流溅射室（5）、第二共蒸发沉积室（4）、第二射频溅射室（7）。


4.根据权利要求3所述的卫星式真空薄膜沉积系统，其特征在于：所述储样室（1）的两侧各留有一法兰接口，其中一个固定安装有活门观察窗、另一个采用盲板密封；所述储样室（1）上方固定安装有用于储存加工样品的样品架。


5.根据权利要求3所述的卫星式真空薄膜沉积系统，其特征在于：所述中转室（2）内设置有样品传递机构，传送杆固定设置于所述样品传递机构的前端位置，在所述样品传递机构的作用下，所述传送杆可将所述中转室（2）内的加工样品传送至任一操作腔室内。


6.根据权利要求3所述的卫星式真空薄膜沉积系统，其特征在于：两个所述共蒸发沉积室均通过一个闸板阀与所述中转室（2）相连接，在所述共蒸发沉积室的腔体与真空泵组、所述共蒸发沉积室的腔体与所述中转室（2）之间各配备有一个液氮冷阱，所述液氮冷阱的前级设置有用于避免颗粒逸出的隔板。


7.根据权利要求3所述的卫星式真空薄膜沉积系统，其特征在于：所述共蒸发沉积室的顶盖与腔体为可分离式结构、二者间采用金属圈密封；所述共蒸发沉积室的腔体采用双层水冷结构，所述共蒸发沉积室的腔体上设置有多个用于观察传样及各束源炉状态的观察窗以及若干用于设备连接的法兰接口；所述共蒸发沉积室的上方固定设置有可升降、旋转的二维样品台。


8.根据权利要求3所述的卫星式真空薄膜沉积系统，其特征在于：两个所述共蒸发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏，张冬，马志博，
申请(专利权)人：苏州华杨赛斯真空设备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32