一种离子束镀膜设备及其镀膜方法技术

本发明专利技术公开了一种离子束镀膜设备及其镀膜方法，该设备包括传送腔室和连接在传送腔室上的装卸片腔室、镀膜腔室和清洗腔室，它们之间设有隔离阀，传送腔室内设有转运机构。镀膜方法采用的是上述设备进行镀膜处理。本发明专利技术中，装卸片腔室，用于存放不同类型的基片，传送腔室，实现基片在装卸片腔室、镀膜腔室和清洗腔室之间的转运，镀膜腔室，可实现对多个基片进行同时镀膜，也可实现多种类型膜层的制备，清洗腔室，可去除基片表面的脏污及氧化物，提高薄膜与基片之间的附着力。本发明专利技术离子束镀膜设备可实现基片的连续清洗和连续镀膜，可实现连续生产，提高生产效率，降低生产成本，能够满足基片(如红外器件)对大尺寸、低损伤、低温镀膜工艺的要求。膜工艺的要求。膜工艺的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种离子束镀膜设备及其镀膜方法


[0001]本专利技术涉及一种离子束镀膜设备及及其镀膜方法。

技术介绍

[0002]离子束溅射镀膜技术是各类镀膜技术中最重要技术之一，广泛应用于光学元件、航空发动机、微电子器件和材料表面处理领域中。
[0003]基片金属化及钝化/绝缘层工艺，要求薄膜与基片粘附性好，以及基片沉积过程中保持低温且沉膜均匀区大，因而在镀膜之前需要先去除基片表面的杂质材料，然而，现有镀膜设备中清洗和镀膜是在两个不同设备中完成的，存在以下缺陷：(1)仅能实现对单个基片的镀膜，不能同时对多个基片进行镀膜，也不能实现对不同类型薄膜的同时制备，无法批量生产；(2)不具备独立装卸片室功能，且每次清洗、镀膜完成需要打开工艺腔室，建立真空时间长，有效工作时间短，镀膜效率低；(3)现有离子束镀膜设备大都是为小尺寸衬底、手动型科研型设备，不具备清洗角度和镀膜角度的自动调节功能，也不具备镀膜膜层的在线监控功能；(4)无温控装置和降温装置，无法确保在较低温度条件下对红外器件进行清洗和镀膜，容易造成红外器件损失，这是因为红外器件基片材料碲镉汞具有特殊性，受等离子体轰击升温到一定温度后汞原子很容易逸出，从而会导致芯片损伤。另外，现有离子束镀膜设备通常采用多面靶台进行多层薄膜制备，存在交叉污染现象，同时工件台不具备角度调节功能，难以满足不同晶向材料对基片沉积角度的需求。上述缺陷的存在，使得现有离子束镀膜设备难以满足基片(如红外器件)对大尺寸、高均匀性、低损伤、低温镀膜工艺的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、膜层纯度高、薄膜与基片附着力好的离子束镀膜设备及及其镀膜方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种离子束镀膜设备，包括装卸片腔室、用传送基片的传送腔室、至少一个用于基片镀膜的镀膜腔室和清洗腔室；所述装卸片腔室、镀膜腔室和清洗腔室分别连接在传送腔室上；所述装卸片腔室与传送腔室之间设有隔离阀；所述传送腔室与镀膜腔室之间设有隔离阀；所述传送腔室与清洗腔室之间设有隔离阀；所述传送腔室内设有用于传送基片的转运机构。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进：
[0008]所述传送腔室为球体，所述装卸片腔室、镀膜腔室和清洗腔室分布在传送腔室的周围；或，所述传送腔室为多面体，所述装卸片腔室、镀膜腔室和清洗腔室分布在传送腔室的各个面上。
[0009]所述转运机构为真空机械手；所述装卸片腔室的数量为1个～2个；所述镀膜腔室的数量为1个～5个；所述清洗腔室的数量为1个～2个。
[0010]每个所述镀膜腔室内设有用于放置基片的第一可旋转基片工件台、用于调节第一
可旋转基片工件台摆动角度的第一调控装置、用于放置靶材的可摆动靶材工件台和溅射离子源；所述第一可旋转基片工件台上连接有用于调节基片温度的第一控温装置和用于监控基片镀膜程度的第一监控装置；所述第一控温装置包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液，所述冷却管设置在第一可旋转基片工件台的内部或表面；所述冷却液为硅油；所述硅油的温度为
‑
40℃～150℃；所述第一可旋转基片工件台的前侧依次设有第一可旋转基片挡板机构和可移动束流修正板；所述可摆动靶材工件台的前侧设有可旋转靶材挡板机构；
[0011]每个所述清洗腔室内设有用于放置基片的第二可旋转基片工件台、用于调节第二可旋转基片工件台摆动角度的第二调控装置和清洗离子源；所述第二可旋转基片工件台上连接有用于调节基片温度的第二控温装置和用于监控基片清洗程度的第二监控装置；所述第二控温装置包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液，所述冷却管设置在第二可旋转基片工件台的内部或表面；所述冷却液为硅油；所述硅油的温度为
‑
40℃～150℃；所述第二可旋转基片工件台的前侧设有第二可旋转基片挡板机构。
[0012]每个所述镀膜腔室上设有维护门，所述溅射离子源安装在维护门上；所述溅射离子源位于镀膜腔室内的一侧设有聚焦型或平行型的栅网；所述栅网上连接有用于发射电子、中和带正电离子束的中和器；
[0013]每个所述清洗腔室上设有维护门，所述清洗离子源安装在维护门上；所述清洗离子源位于清洗腔室内的一侧设有发散型或平行型的栅网；所述栅网上连接有用于发射电子、中和带正电离子束的中和器。
[0014]所述装卸片腔室中设有用于升降基片的升降机构；所述升降机构上设有至少两个用于放置基片的托盘；每个所述托盘上设有若干个用于固定基片的紧固孔；所述托盘的形状为椭圆形、圆形、三角形或多边方形。
[0015]还包括抽真空装置和电控装置；所述抽真空装置和电控装置分别连接在装卸片腔室、传送腔室、镀膜腔室和清洗腔室上。
[0016]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种镀膜方法，所述镀膜方法是上述的离子束镀膜设备对基片进行镀膜。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进：
[0018]包括以下步骤：
[0019]S1、对基片进行预处理；
[0020]S2、将步骤S1中预处理后的基片置于装卸片腔室中，经传送腔室转运至清洗腔室中进行清洗处理；
[0021]S3、将步骤S2中清洗处理后的基片从清洗腔室中取出，经传送腔室转运至镀膜腔室中进行镀膜处理。
[0022]步骤S1中，所述清洗处理过程中，控制离子源能量为100eV～500eV，离子束束流为50mA～200mA，中和束束流为离子束束流的1～2倍；所述清洗过程中，基片的圆周旋转转速为5rpm～60rpm，左右摆动角度为
‑
35
°
～35
°
，温度为
‑
20℃～80℃；
[0023]步骤S2中，对基片进行镀膜处理之前还包括对靶材进行清洗处理；所述靶材的清洗处理过程中，控制离子源能量为300eV～1200eV，离子束束流为50mA～500mA，中和束束流为离子束束流的1～2倍；所述靶材的清洗处理过程中，靶材的左右摆动角度为
‑
35
°
～35
°
，温度为
‑
20℃～80℃；所述镀膜处理过程中，控制离子源能量为300eV～1200eV，离子束束流
为50mA～500mA，中和束束流为离子束束流的1～2倍；所述镀膜处理过程中，基片的圆周旋转转速为5rpm～60rpm，左右摆动角度为
‑
35
°
～35
°
，温度为
‑
20℃～80℃；所述镀膜过程中，在基片与第一可旋转基片工件台31之间涂覆硅脂或石墨层。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0025](1)本专利技术提供了一种离子束镀膜设备，包括装卸片腔室、用传送基片的传送腔室、至少一个用于基片镀膜的镀膜腔室和清洗腔室；装卸片腔室、镀膜腔室和清洗腔室分别连接在传送腔室上；装卸片腔室与传送腔室之间设有隔离阀；传送腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子束镀膜设备，其特征在于，包括装卸片腔室(1)、用传送基片的传送腔室(2)、至少一个用于基片镀膜的镀膜腔室(3)和清洗腔室(4)；所述装卸片腔室(1)、镀膜腔室(3)和清洗腔室(4)分别连接在传送腔室(2)上；所述装卸片腔室(1)与传送腔室(2)之间设有隔离阀(5)；所述传送腔室(2)与镀膜腔室(3)之间设有隔离阀(5)；所述传送腔室(2)与清洗腔室(4)之间设有隔离阀(5)；所述传送腔室(2)内设有用于传送基片的转运机构(21)。2.根据权利要求1所述的离子束镀膜设备，其特征在于，所述传送腔室(2)为球体，所述装卸片腔室(1)、镀膜腔室(3)和清洗腔室(4)分布在传送腔室(2)的周围；或，所述传送腔室(2)为多面体，所述装卸片腔室(1)、镀膜腔室(3)和清洗腔室(4)分布在传送腔室(2)的各个面上。3.根据权利要求2所述的离子束镀膜设备，其特征在于，所述转运机构(21)为真空机械手；所述装卸片腔室(1)的数量为1个～2个；所述镀膜腔室(3)的数量为1个～5个；所述清洗腔室(4)的数量为1个～2个。4.根据权利要求1～3中任一项所述的离子束镀膜设备，其特征在于，每个所述镀膜腔室(3)内设有用于放置基片的第一可旋转基片工件台(31)、用于调节第一可旋转基片工件台(31)摆动角度的第一调控装置(33)、用于放置靶材的可摆动靶材工件台(35)和溅射离子源(37)；所述第一可旋转基片工件台(31)上连接有用于调节基片温度的第一控温装置(32)和用于监控基片镀膜程度的第一监控装置；所述第一控温装置(32)包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液，所述冷却管设置在第一可旋转基片工件台(31)的内部或表面；所述冷却液为硅油；所述硅油的温度为
‑
40℃～150℃；所述第一可旋转基片工件台(31)的前侧依次设有第一可旋转基片挡板机构(34)和可移动束流修正板；所述可摆动靶材工件台(35)的前侧设有可旋转靶材挡板机构(36)；每个所述清洗腔室(4)内设有用于放置基片的第二可旋转基片工件台(41)、用于调节第二可旋转基片工件台(41)摆动角度的第二调控装置(42)和清洗离子源(44)；所述第二可旋转基片工件台(41)上连接有用于调节基片温度的第二控温装置和用于监控基片清洗程度的第二监控装置；所述第二控温装置包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液，所述冷却管设置在第二可旋转基片工件台(41)的内部或表面；所述冷却液为硅油；所述硅油的温度为
‑
40℃～150℃；所述第二可旋转基片工件台(41)的前侧设有第二可旋转基片挡板机构(43)。5.根据权利要求4所述的离子束镀膜设备，其特征在于，每个所述镀膜腔室(3)上设有维护门，所述溅射离子源(37)安装在维护门上；所述溅射离子源(37)位于镀膜腔室(3)内的一侧设有聚焦型或平行型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范江华，佘鹏程，周立平，巴塞，袁祖浩，程文进，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：