一种物理化学气相沉积系统的制作方法

文档序号:10947118阅读:333来源:国知局
一种物理化学气相沉积系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种物理化学气相沉积系统,包括真空腔体部分、等离子增强阴极、磁控溅射阴极、笼式工件架系统和抽气系统;所述真空腔体部分、等离子增强阴极和磁控溅射阴极均固定在笼式工件架系统上;所述抽气系统与真空腔体部分固定连接;该物理化学气相沉积复合膜层镀膜系统装置将磁控溅射沉积和低压等离子体增强化学气相沉积设计在同一个真空腔体内,磁控溅射沉积镀膜和低压等离子体增强化学气相沉积镀膜可以交替进行,在同一个基材的表面完成两种工艺技术的膜层沉积,从而能够获得复合功能膜层。
【专利说明】
一种物理化学气相沉积系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及复合膜镀膜技术领域,具体为一种物理化学气相沉积系统。
【背景技术】
[0002]磁控溅射镀膜基本原理是充氩气的真空条件下,使氩气进行辉光放电,这时氩原子电离成氩离子,氩离子在电场力的作用下,加速轰击以镀料制作的阴极靶材,靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。如果采用直流辉光放电,称直流溅射,射频辉光放电引起的称射频溅射。磁控辉光放电引起的称磁控溅射。
[0003]等离子体化学气相沉积技术是利用等离子体内的粒子动能来激发加血气相反应,在温度较低的基体材料(低于600°C)上进行沉积,由于在等离子体中高能粒子碰撞而使得化学气体离化,降低化学沉积的温度,这种沉积方式可以在300°C的温度进行镀膜沉积。采用常规的化学气相沉积技术沉积TiC、TiN、TiCN等薄膜的温度一般在1200°C、900°C、1000°C,而使用等离子增强化学气相沉积技术是温度一般为700°C、52(TC和550°C。此技术最早应用于在半导体材料的基材上沉积Si02,现在等离子体增强化学气相沉积已经扩展应用于非晶硅、非晶碳和金刚石薄膜的制备。
[0004]磁控溅射技术和等离子增强化学气相沉积技术是两种成熟的应用广泛的功能薄膜沉积技术,但是由于两种方法的沉积条件的差异,很难同时存在于同一个真空腔体内进行两种技术的复合沉积;在实际的产品功能设计中,为了实现磁控溅射膜层的性能和等离子体增强化学气相沉积膜层的性能复合,需要将两种镀膜沉积技术在同一个腔体内在不同时间进行复合膜层沉积,以获得复合功能膜层的特种性能。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种物理化学气相沉积系统,它能有效的解决【背景技术】中存在的冋题。
[0006]为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种物理化学气相沉积系统,包括真空腔体部分、等离子增强阴极、磁控溅射阴极、笼式工件架系统和真空获得系统;所述真空腔体部分、等离子增强阴极和磁控溅射阴极均固定在笼式工件架系统上;所述真空获得系统与真空腔体部分固定连接。
[0007]进一步,所述真空腔体部分包括真空腔体门、腔门铰链、真空腔本体、高真空管抽气口、低真空抽气口、腔体真空检测口、上挡板和下挡板;所述真空腔体门通过腔门铰链与真空腔本体固定连接;所述真空腔本体下端开设有高真空管抽气口和低真空抽气口;所述上挡板位于真空腔本体上方且开设有腔体真空检测口;所述下挡板位于真空腔本体下方。
[0008]进一步,所述等离子体增强阴极包括等离子体供气装置、等离子体阴极板、阴极座和等离子体阴极罩;所述等离子体阴极板和阴极座固定连接;所述等离子体阴极罩固定在阴极座的外侧;所述等离子体供气装置固定在等离子体阴极罩上。
[0009]进一步,所述磁控溅射阴极包括磁控溅射阴极座、磁控溅射阴极板、带有磁极的磁控溅射磁极座、磁控供气装置和磁控溅射阴极罩;所述磁控溅射阴极座和磁控溅射阴极板固定连接;所述带有磁极的磁控溅射磁极座与磁控溅射阴极板固定连接;所述磁控溅射阴极罩位于磁控溅射阴极座的外侧;所述磁控供气装置与磁控溅射阴极罩固定连接。
[0010]进一步,所述笼式工件架系统包括旋转支座、工件架上安装座、工件架旋转轴、工件架下安装座、承重轴承、动力引入装置和基板加热装置;所述工件架旋转轴上端连接旋转支座和工件架上安装座,下端连接工件架下安装座;所述承重轴承和动力引入装置固定连接;所述基板加热装置固定在真空腔体部分上。
[0011]进一步,所述真空获得系统包括分子栗、分子栗连接角阀、低真空抽气管、低真空抽气阀、抽速调节阀、前级抽气管、管道真空检测口、前级抽气阀、罗茨栗、前级管道阀和机械栗;所述分子栗通过分子栗连接角阀连接在低真空抽气管上;所述抽速调节阀和低真空抽气阀并联连接于低真空抽气管上;低真空抽气管通过低真空抽气阀与前级抽气管密闭连接;所述前级抽气管上设有真空检测口;所述前级抽气阀安装在罗茨栗上;所述罗茨栗通过前级管道阀与机械栗连接。
[0012]进一步,所述等离子体增强阴极有两套,并对称布置在真空腔体部分的壁上,其工作真空在1-1OOOOpa之间。
[0013]进一步,所述磁控溅射阴极有两套,并对称布置在真空腔体部分的壁上,其工作真空在0.01-1 Opa之间。
[0014]优选的,所述的真空获得系统可以将整个真空腔体抽气达到3X 10—4Pa的极限真空。
[0015]优选的,所述真空获得系统和真空腔体部分的连接处设有密封圈。
[0016]与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:该物理化学气相沉积复合膜层镀膜系统装置将磁控溅射沉积和低压等离子体增强化学气相沉积设计在同一个真空腔体内,磁控溅射沉积镀膜和低压等离子体增强化学气相沉积镀膜可以交替进行,在同一个基材的表面完成两种工艺技术的膜层沉积,从而能够获得复合功能膜层。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的俯视图;
[0018]图2为本实用新型的侧视图;
[0019]图3为本实用新型的真空腔体部分俯视图;
[0020]图4为本实用新型的真空腔体部分侧视图;
[0021 ]图5为本实用新型的等离子体增强阴极结构示意图;
[0022]图6为本实用新型的磁控溅射阴极结构示意图;
[0023]图7为本实用新型的笼式工件架侧视图;
[0024]图8为本实用新型的笼式工件架俯视图;
[0025]图9为本实用新型的真空获得系统结构示意图;
[0026]附图标记中:1.真空腔体部分;2.等离子增强阴极;3.磁控溅射阴极;4.笼式工件架系统;5.真空获得系统;101.真空腔体门;102.腔门铰链;103.真空腔本体;104.高真空管抽气口; 105.低真空抽气口; 106.腔体真空检测口; 107.上挡板;108.下挡板;201.等离子体供气装置;202.等离子体阴极板;203.阴极座;204.等离子体阴极罩;301.磁控溅射阴极座;302.磁控溅射阴极板;303.带有磁极的磁控溅射磁极座;304.磁控供气装置;305.磁控溅射阴极罩;401.旋转支座;402.工件架上安装座;403.工件架旋转轴;404.工件架下安装座;405.承重轴承;406.动力引入装置;407.基板加热装置;501.分子栗;502.分子栗连接角阀;503.低真空抽气管;504.低真空抽气阀;505.抽速调节阀;506.前级抽气管;507.管道真空检测口; 508.前级抽气阀;509.罗茨栗;510.前级管道阀;511.机械栗;a.密封圈。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0028]请参阅图1-9,本实用新型提供一种技术方案:一种物理化学气相沉积系统,包括真空腔体部分1、等离子增强阴极2、磁控溅射阴极3、笼式工件架系统4和真空获得系统5;所述真空腔体部分1、等离子增强阴极2和磁控溅射阴极3均固定在笼式工件架系统4上;所述真空获得系统5与真空腔体部分I固定连接。
[0029]进一步,所述真空腔体部分I包括真空腔体门101、腔门铰链102、真空腔本体103、高真空管抽气口 104、低真空抽气口 105、腔体真空检测口 106、上挡板107和下挡板108;所述真空腔体门101通过腔门铰链102与真空腔本体103固定连接;所述真空腔本体103下端开设有高真空管抽气口 104和低真空抽气口 105;所述上挡板107位于真空腔本体103上方且开设有腔体真空检测口 106;所述下挡板108位于真空腔本体103下方。
[0030]进一步,所述等离子体增强阴极2包括等离子体供气装置201、等离子体阴极板202、阴极座203和等离子体阴极罩204;所述等离子体阴极板202和阴极座203固定连接;所述等离子体阴极罩204固定在阴极座203的外侧;所述等离子体供气装置201固定在等离子体阴极罩204上。
[0031]进一步,所述磁控溅射阴极3包括磁控溅射阴极座301、磁控溅射阴极板302、带有磁极的磁控溅射磁极座303、磁控供气装置304和磁控溅射阴极罩305;所述磁控溅射阴极座301和磁控溅射阴极板302固定连接;所述带有磁极的磁控溅射磁极座303与磁控溅射阴极板302固定连接;所述磁控溅射阴极罩305位于磁控溅射阴极座301的外侧;所述磁控供气装置304与磁控溅射阴极罩305固定连接。
[0032]进一步,所述笼式工件架系统4包括旋转支座401、工件架上安装座402、工件架旋转轴403、工件架下安装座404、承重轴承405、动力引入装置406和基板加热装置407;所述工件架旋转轴403上端连接旋转支座401和工件架上安装座402,下端连接工件架下安装座404;所述承重轴承405和动力引入装置406固定连接;所述基板加热装置407固定在真空腔体部分I上。
[0033]进一步,所述真空获得系统5包括分子栗501、分子栗连接角阀502、低真空抽气管503、低真空抽气阀504、抽速调节阀505、前级抽气管506、管道真空检测口 507、前级抽气阀508、罗茨栗509、前级管道阀510和机械栗511;所述分子栗501通过分子栗连接角阀502连接在低真空抽气管503上;所述抽速调节阀505和低真空抽气阀504并联连接于低真空抽气管503上;低真空抽气管503通过低真空抽气阀504与前级抽气管506密闭连接;所述前级抽气管506上设有真空检测口 507;所述前级抽气阀508安装在罗茨栗509上;所述罗茨栗509通过前级管道阀510与机械栗511连接。
[0034]进一步,所述等离子体增强阴极2有两套,并对称布置在真空腔体部分I的壁上,其工作真空在1-1OOOOpa之间。
[0035]进一步,所述磁控溅射阴极3有两套,并对称布置在真空腔体部分I的壁上,其工作真空在0.0l-1Opa之间。
[0036]优选的,所述的真空获得系统5可以将整个真空腔体抽气达到3X 10—4Pa的极限真空。
[0037]优选的,所述真空获得系统5和真空腔体部分I的连接处设有密封圈a。
[0038]本实用新型的在设计时:该一种物理化学气相沉积系统利用等离子增强阴极2产生等离子体增强化学气相沉积膜层;通过磁控溅射阴极3产生磁控溅射膜层;进而在笼式工件架系统4中制作出复合膜;真空腔体部分I和真空获得系统5提供真空环境,确保等离子增强阴极2和磁控溅射阴极3的运行正常。
[0039]真空腔体部分I为由真空腔本体103;与真空腔本体103通过腔门铰链102密封配合的真空腔门101;在真空腔体部分I底板上开设高真空管抽气口 104和低真空抽气口 105,并安装有下挡板108;在真空腔本体103顶板上焊接有腔体真空检测口 106,并安装有上挡板107。
[0040]等离子体增强阴极2由阴极座203、与阴极座203密封配合的等离子体阴极板202、紧固连接于真空腔本体103上的等离子体阴极罩204和紧固与等离子体阴极罩上的加血气相沉积工艺气体等离子体供气装置201组成。
[0041]磁控溅射阴极3由磁控溅射阴极座301、与磁控溅射阴极座301密封配合的磁控溅射阴极板302、带有磁极的磁控溅射磁极座303、紧固连接于真空腔本体103上的磁控溅射阴极罩305和紧固与阴极罩上的加血气相沉积工艺气体磁控供气装置304组成。
[0042]笼式工件架系统4为动力电机通过传送带带动动引入装置406带动与之紧固连接的承重轴承405的运动,由旋转支座401、工件架上安装座402、工件架旋转轴403和工件架下安装座404组成笼式工件架与承重轴承运动面紧固连接,工件架加热装置407安装在真空腔本体103上并受控对工件架外侧进行加热。
[0043]真空获得系统5为由安装在真空腔体部分I上的两台分子栗501、分子栗501通过分子栗连接角阀502连接在低真空抽气管503上、低真空抽气阀504由低真空抽气管503通过波纹管与真空腔体部分I的低真空抽气口 105密封联通;由抽速调节阀505和管道组成的抽气线路与低真空抽气阀504并联,并连接于低真空抽气管503上;低真空抽气管503通过低真空抽气阀504与前级抽气管506密封联通,在前级抽气管506上安装有多路管道真空检测口507 ;前级抽气阀508安装在罗茨栗509上;罗茨栗509通过前级管道阀510与机械栗511连接。
[0044]所述的等离子体增强所指的是射频等离子体增强;所述的磁控溅射是指直流磁控溅射,中频磁控溅射和射频磁控溅射。
[0045]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种物理化学气相沉积系统,包括真空腔体部分(I)、等离子增强阴极(2)、磁控溅射阴极(3)、笼式工件架系统(4)和真空获得系统(5);其特征在于:所述真空腔体部分(1)、等离子增强阴极(2)和磁控溅射阴极(3)均固定在笼式工件架系统(4)上;所述真空获得系统(5)与真空腔体部分(I)固定连接; 所述真空腔体部分(I)包括真空腔体门(101)、腔门铰链(102)、真空腔本体(103)、高真空管抽气口(104)、低真空抽气口(105)、腔体真空检测口(106)、上挡板(107)和下挡板(108);所述真空腔体门(101)通过腔门铰链(102)与真空腔本体(103)固定连接;所述真空腔本体(103)下端开设有高真空管抽气口(104)和低真空抽气口(105);所述上挡板(107)位于真空腔本体(103)上方且开设有腔体真空检测口(106);所述下挡板(108)位于真空腔本体(103)下方; 所述等离子体增强阴极(2)包括等离子体供气装置(201)、等离子体阴极板(202)、阴极座(203)和等离子体阴极罩(204);所述等离子体阴极板(202)和阴极座(203)固定连接;所述等离子体阴极罩(204)固定在阴极座(203)的外侧;所述等离子体供气装置(201)固定在等离子体阴极罩(204)上; 所述磁控溅射阴极(3)包括磁控溅射阴极座(301)、磁控溅射阴极板(302)、带有磁极的磁控溅射磁极座(303)、磁控供气装置(304)和磁控溅射阴极罩(305);所述磁控溅射阴极座(301)和磁控溅射阴极板(302)固定连接;所述带有磁极的磁控溅射磁极座(303)与磁控溅射阴极板(302)固定连接;所述磁控溅射阴极罩(305)位于磁控溅射阴极座(301)的外侧;所述磁控供气装置(304)与磁控溅射阴极罩(305)固定连接; 所述笼式工件架系统(4)包括旋转支座(401)、工件架上安装座(402)、工件架旋转轴(403)、工件架下安装座(404)、承重轴承(405)、动力引入装置(406)和基板加热装置(407);所述工件架旋转轴(403)上端连接旋转支座(401)和工件架上安装座(402),下端连接工件架下安装座(404);所述承重轴承(405)和动力引入装置(406)固定连接;所述基板加热装置(407)固定在真空腔体部分(I)上; 所述真空获得系统(5)包括分子栗(501)、分子栗连接角阀(502)、低真空抽气管(503)、低真空抽气阀(504)、抽速调节阀(505)、前级抽气管(506)、管道真空检测口(507)、前级抽气阀(508)、罗茨栗(509)、前级管道阀(510)和机械栗(511);所述分子栗(501)通过分子栗连接角阀(502)连接在低真空抽气管(503)上;所述抽速调节阀(505)和低真空抽气阀(504)并联连接于低真空抽气管(503)上;低真空抽气管(503)通过低真空抽气阀(504)与前级抽气管(506)密闭连接;所述前级抽气管(506)上设有真空检测口(507);所述前级抽气阀(508)安装在罗茨栗(509)上;所述罗茨栗(509)通过前级管道阀(510)与机械栗(511)连接。2.根据权利要求1所述的一种物理化学气相沉积系统,其特征在于:所述等离子体增强阴极(2)有两套,并对称布置在真空腔体部分(I)的壁上,其工作真空在1-1OOOOpa之间。3.根据权利要求1所述的一种物理化学气相沉积系统,其特征在于:所述磁控溅射阴极(3)有两套,并对称布置在真空腔体部分(I)的壁上,其工作真空在0.0l-1Opa之间。4.根据权利要求1所述的一种物理化学气相沉积系统,其特征在于:所述的真空获得系统(5)可以将整个真空腔体抽气达到3 X 10—4Pa的极限真空。5.根据权利要求1所述的一种物理化学气相沉积系统,其特征在于:所述真空获得系统(5)和真空腔体部分(I)的连接处设有密封圈(a)。
【文档编号】C23C14/35GK205635764SQ201620278160
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】朱选敏, 李烁, 夏志林
【申请人】武汉科瑞达真空科技有限公司
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