一种离子源维护装置及离子源维护方法

文档序号:9271282
一种离子源维护装置及离子源维护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及离子束溅射镀膜技术领域,尤其涉及一种离子源维护装置及离子源维护方法。
【背景技术】
[0002]目前,离子束溅射镀膜设备所用的离子源是直接连接在真空腔体上的。通常用于镀膜使用的离子源需要定期维护,分为清洗石英腔(射频离子源)和更换电阻丝(直流离子源)。目前的维护方法是打开整个真空腔体,在将整个真空室暴露大气的条件下进行离子源的维护。由于离子源与真空腔体的连接是通过法兰固定连接或者通过真空波纹管进行连接,打开真空腔体对离子源进行维护,将真空腔体暴露在大气环境中会使得腔体上附着很多空气中的水、氧等气体分子,下次使用需要长时间的抽真空过程,不但浪费时间,同时可能对溅射所使用的靶材造成污染,影响实验结果。
[0003]另外,由于担心射频离子源会对真空腔体中的带电束流的轨迹产生影响,故将射频离子源固定安装在真空腔体之外,不能调节其与溅射靶材之间的间距,影响实验参数的调节和设备使用的灵活性。

【发明内容】

[0004]鉴于上述问题,本发明提供一种离子源维护装置及离子源维护方法,通过设置独立的离子源维护腔,并采用小型插板阀将离子源维护腔与真空腔体分隔。离子源维护腔的后部采用真空波纹管,前部采用无缝真空管通过真空法兰与真空腔体相连,在波纹管内部设置有隔离保护套,隔离保护套由由外向内依次设置的绝缘层和屏蔽层组成,用于防止射频电源对真空腔体中的带电束流轨迹造成影响。绝缘层材料选用聚酰亚胺等非金属材料,屏蔽层采用铜网等金属材料。真空波纹管采用推拉装置固定在无缝真空管的一端,并控制其向前、向后的移动。无缝真空管上留有一个真空接口,用于真空泵组的连接。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
[0006]提供一种离子源维护装置,其特征在于,基于真空腔体进行镀膜操作后的维护,所述离子源维护装置包括:
[0007]无缝真空管,具有两开口端,且一所述开口端通过真空法兰与所述真空腔体贯通连接;
[0008]真空波纹管,可伸缩地插接于所述无缝真空管的另一所述开口端;
[0009]离子源隔离保护套,所述离子源隔离保护套内设置有离子源,且该离子源隔离保护套设置于所述真空波纹管内部,通过所述真空波纹管的伸缩带动所述离子源隔离保护套以及内部的离子源移至所述真空腔体以进行所述镀膜操作,或带动所述离子源隔离保护套以及内部的离子源移出所述真空腔体以进行所述维护操作;并且
[0010]所述真空法兰上设置有插板阀,用于在所述维护操作时将所述离子源设备与所述真空腔体隔离。
[0011]优选的,上述的离子源维护装置,其中,所述离子源隔离保护套中的离子源为射频离子源或直流离子源。
[0012]优选的,上述的离子源维护装置,其中,所述离子源隔离保护套包括:
[0013]屏蔽层,包裹于所述离子源的外表面,以屏蔽所述离子源产生的电磁效应;
[0014]绝缘层,包裹于所述屏蔽层的外表面,以将所述屏蔽层与所述真空波纹管隔离。
[0015]优选的,上述的离子源维护装置还包括:
[0016]推拉装置,固定设置于所述真空波纹管外部且与所述无缝真空管的另一所述开口端连接,通过调节所述推拉装置来控制所述真空波纹管的伸缩度,从而带动所述离子源隔离保护套以及内部的离子源移至所述真空腔体中或从所述真空腔体中移出。
[0017]优选的,上述的离子源维护装置,其中,所述推拉装置为既能固定支撑又能推拉的螺丝杆、弹性可伸缩结构或记忆合金,以支撑所述真空波纹管并控制所述真空波纹管的伸缩程度,并且
[0018]所述推拉装置上设置有刻度,用以标记所述真空波纹管的伸缩程度。
[0019]优选的,上述的离子源维护装置,其中,所述无缝真空管上设置有一真空接口,以用于抽真空或填充保护气体。
[0020]本发明还提供一种离子源维护方法,其特征在于,基于上述的离子源维护装置,所述方法包括:
[0021]通过所述真空波纹管的伸缩将所述离子源隔离保护套以及内部的离子源移出所述真空腔体后,关闭所述插板阀,所述离子源隔离保护套以及内部的离子源和所述真空波纹管以及所述无缝真空管形成与所述真空腔体隔离的密闭真空的离子源维护腔;
[0022]在所述离子源维护腔中填充保护气体至大气压后,拆卸所述真空法兰以打开所述离子源维护腔,对所述离子源隔离保护套中的离子源进行维护操作;并且
[0023]所述维护操作过程中持续通入所述保护气体,使所述离子源维护腔处于保护气体气氛下。
[0024]优选的,上述的离子源维护方法,其中,所述保护气体为氮气、氩气或其他惰性保护气体。
[0025]优选的,上述的离子源维护方法,其中,所述维护操作包括清洗所述离子源、更换离子源部件或更换所述离子源。
[0026]优选的,上述的离子源维护方法还包括:
[0027]于所述维护操作完成后,停止填充保护气体,安装所述真空法兰;
[0028]对所述离子源维护腔进行抽真空以使所述离子源维护腔的真空度与所述真空腔体的真空度相当时,开启所述插板阀,使所述离子源与所述真空腔体连通。
[0029]上述技术方案具有如下优点或有益效果:本发明的离子源维护装置以及离子源维护方法,通过设置独立的离子源维护腔,并采用小型插板阀将离子源维护腔与真空腔体分隔,在不将真空腔体暴露于大气环境下对离子源进行维护,避免了真空腔体的污染;并且由于离子源外侧加装了隔离保护套,使得离子源不会干扰腔体内带电粒子正常的运动,并且离子源可在真空腔体内部进行移动,可调节靶源距离,改变束斑大小和束流空间分布,进而调节薄膜沉积质量和空间分布情况。
【附图说明】
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。
[0031]图1是本发明的离子源维护装置的示意图;
[0032]图2是本发明的离子源维护装置的真空波纹管及其内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]参照图1,本发明的离子源维护装置,应用于离子束溅射镀膜工艺的真空腔体7上,真空腔体7上设置有一开口 71,本发明的离子源维护装置通过该开口 71与真空腔体7贯通连接。
[0034]具体的,本发明的离子源维护装置主要包括:无缝真空管1,一端通过真空法兰4贯通连接在真空腔体7上,另一端与真空波纹管3连接,真空波纹管3的另一端连接有离子源末端挡板8,起到密封的作用。在离子源末端挡板8的另一端还连接有线缆等附加设备。在真空法兰4上,设置有插板阀2,开启该插板阀2,无缝真空管I以及真空波纹管3与真空腔体7贯通连接(实际上进行维护操作时,无缝真空管I以及真空波纹管3形成密闭的离子源维护腔),也即整个离子源维护腔以及真空腔体7形成一个密闭空间;关闭该插板阀2,则离子源维护腔与真空腔体7分隔开,离子源维护腔与真空腔体7单独形成两个密闭空间,此时在离子源维护腔中进行离子源的维护,不会对真空腔体7产生任何影响。无缝真空管I上还设置有真空接口 5,用于连接真空泵组进行抽真空以及对离子源维护腔填充氮气等保护气体。
[0035]真空波纹管3的内部结构如图2所示,其内部设置有离子源隔离保护套,在离子源隔离保护套中设置有离子源31 (包括石英腔或电阻丝以及其它附属装置,石英腔用于提供射频离子源,电阻丝用于提供直流离子源,具体选用石英腔还是电阻丝根据镀膜工艺需要射频离子源或者直流离子源的不同而定)。该离子源隔离保护套由从内到外设置的屏蔽层32以及绝缘层33组成,屏蔽层32包裹于离子源31外部,绝缘层33包裹于屏蔽层32外部,用于在将离子源31推入真空腔体7中进行离子束溅射镀膜操作时,防止射频电源对真空腔体中的带电束流正常运动造成
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