专利名称：混合气体供给系统、溅镀装置及溅镀方法
技术领域：
本发明涉及溅镀技术领域，尤其涉及一种混合气体供给系统、一种溅镀装置及一种溅镀方法。
背景技术：
溅镀是利用离子撞击靶材，将靶材内的原子撞出而沉积于基材表面堆积成膜。于溅镀化合物薄膜时，若直接以化合物为靶材，溅镀出的薄膜成份会与靶材成份相差很大，故一般于溅镀化合物薄膜时，通常将反应气体混合于放电气体中，该反应气体与靶材撞击出来的原子进行化学反应，以控制化合物薄膜的组成与性质，此种溅镀方法称为反应性溅镀。于工件表面镀上多层膜可提高工件的表面性能。采用反应性溅镀镀多层膜时需采用多种反应气体。对镀一层膜而言，有时亦需于两种或两种以上反应气体组成的混合气体中进行。现有溅镀装置设有混合腔来混合两种或两种以上反应气体，然后将混合后的气体输入溅镀腔。若相邻两层待镀膜层所对应的混合气体中各反应气体的比例或者气体种类不同，则需换气，即将下层膜层所对应的混合气体全部抽出该混合腔后，然后按比例输入新的反应气体至该混合腔混合，来获得上层膜层对应的混合气体，再将该混合气体输至溅镀腔， 比较耗时。对应地，于此段换气时间内，因等待混合气体，反应性溅镀被迫中断，不利于提高产能。有鉴于此，提供一种混合气体供给系统、一种溅镀装置及一种溅镀方法来提高产能实为必要。
发明内容
以下以实施方式为例说明一种混合气体供给系统、一种溅镀装置及一种溅镀方法。一种混合气体供给系统，包括至少两个气体源、至少两个气体质量流量控制器、至少两个第一阀门、至少两个三通阀门、多个第二阀门、两个混合腔及两个第三阀门。每个气体源与一个第一阀门及一个气体质量流量控制器依次相连。每个气体质量流量控制器通过一个三通阀门选择性地与一个第二阀门及该两个混合腔中的一个混合腔依次相连。各混合腔设有出气口，该出气口与一个第三阀门相通。—种溅镀装置，包括溅镀腔及用于向该溅镀腔内供应混合气体的混合气体供给系统。该混合气体供给系统包括至少两个气体源、至少两个气体质量流量控制器、至少两个第一阀门、至少两个三通阀门、多个第二阀门、两个混合腔及两个第三阀门。每个气体源与一个第一阀门及一个气体质量流量控制器依次相连。每个气体质量流量控制器通过一个三通阀门选择性地与一个第二阀门及该两个混合腔中的一个混合腔依次相连。各混合腔设有出气口，该出气口通过一个第三阀门与该溅镀腔相连。一种溅镀方法，包括提供前述溅镀装置及待镀工件；于该三通阀门的控制下自该至少两个气体源向该两个混合腔中的一个混合腔输入各种反应气体，混合，得第一混合气体；输送该第一混合气体至该溅镀腔，溅镀该工件，同时于该三通阀门的控制下自该至少两个气体源向该两个混合腔中的另一个混合腔输入各种反应气体，混合，得第二混合气体； 输送该第二混合气体至该溅镀腔，溅镀该工件。 相较于现有技术，本技术方案提供的溅镀装置包括两个混合腔。当采用该两个混合腔之一个混合腔的混合气体于工件表面反应性溅镀下层膜的同时，可采用该两个混合腔之另一个混合腔混合上层膜所需气体，待下层膜镀完毕，可立即采用该另一个混合腔内的气体溅镀上层膜，由此避免等待混合气体，节约大量时间，大幅提高产能。
图1为本技术方案一实施方式提供的溅镀装置的示意图。
图2为本技术方案另一实施方式提供的溅镀装置的示意图
主要元件符号说明
溅镀装置100,200
混合气体供给系统40,240
气体源51,251
气体质量流量控制器52,252
第一阀门53,253
逆止阀260
三通阀54,254
第二阀门55,255
第一混合腔56,256
第一出气口561
第二出气口562
第二混合腔57,257
排气泵58,258
第三阀门59,259
靶材11,270
第一溅镀腔10
第二溅镀腔20
输送装置30
惰性气体进气管12
连接阀50
具体实施例方式以下结合实施方式及附图对本技术方案提供的混合气体供给系统、溅镀装置及溅镀方法进行详细说明。参见图1，本技术方案一实施方式提供的溅镀装置100包括第一溅镀腔10、第二溅镀腔20、输送装置30及混合气体供给系统40。第一溅镀腔10及第二溅镀腔20可通过连接阀50相通。第一溅镀腔10及第二溅镀腔20中均设有靶材11及惰性气体进气管12。该惰性气体进气管12与惰性气体源(图未示)相连，用于向第一溅镀腔10及第二溅镀腔20内输入溅镀所需的惰性气体，如氩气。输送装置30于驱动装置(图未示)的驱动下，用于将工件自第一溅镀腔10输送至第二溅镀腔20。混合气体供给系统50包括三个相互独立设置的气体源51、三个气体质量流量控制器(mass flow controller，MFC) 52、三个第一阀门53、三个三通阀54、六个第二阀门55、 第一混合腔56、第二混合腔57、两个排气泵58及两个第三阀门59。该三个气体源51用于分别提供各种需混合的反应气体。本实施方式中，该三个气体源51分别提供氮气、乙炔及氧气。每个气体源51与一第一阀门53、一气体质量流量控制器52依次串联。每个三通阀M分别与一个气体质量流量控制器52及两个第二阀门55相连。第一混合腔56及第二混合腔57均分别通过一个第二阀门55与同一个三通阀M 相连。由此，每个气体源51中的气体均可经由一个第一阀门53、一个气体质量流量控制器 52、输至一个三通阀54，并于该三通阀讨及一个第二阀门55的控制下，选择性地输入第一混合腔56或第二混合腔57。第一混合腔56及第二混合腔57均设有第一出气口 561及第二出气口 562。第一出气口 561与一个第三阀门59相通，而实现第一混合腔56与第一溅镀腔10相通，及第二混合腔57与第二溅镀腔20相通。第一混合腔56及第二混合腔57还分别通过一个第二出气口 562与一个排气泵58连通。排气泵58用于抽净第一混合腔56或第二混合腔57中的气体。相较于现有技术，本实施方式提供的溅镀装置100设有两个混合腔，即第一混合腔56及第二混合腔57。若需于第一溅镀腔10中对工件进行反应性溅镀，可先于该三个三通阀门M的控制下自该三气体源51向该第一混合腔56中输入各反应气体，混合，得第一混合气体，并将该第一混合气体经由该出气口 561及第三阀门59输送至该第一溅镀腔10， 溅镀该工件。与此同时，通过控制三通阀M，使各气体源51中的气体输至第二混合腔57中进行混合，得第二混合气体。待完成镀下层膜后，利用输送装置30将该工件转移至第二溅镀腔20内，打开与第二混合腔57相连的第三阀门59，将该第二混合气体输至该第二溅镀腔 20，可立即使用该第二混合气体于该下层膜镀膜。与此同时，控制三通阀M，使各气体源51 中的气体输入第一混合腔56中进行混合。如此重复，则可实现溅镀多膜，并避免等待混合气体，节约大量时间，大幅提高产能。可以理解，若完成镀下层膜后，若第一混合腔56中仍存有少量混合气体，可于输送该第二混合气体至该第二溅镀腔57内的同时，关闭第二阀门55及与第一混合腔56相连的第三阀门59，利用排气泵58抽净该剩余第一混合气体。再控制三通阀54，自各气体源51 向第一混合腔56中输入气体。对于第二混合腔57亦然，不再赘述。参见图2，本技术方案又一实施方式提供的溅镀装置200包括混合气体供给系统 240及一溅镀腔250。混合气体供给系统240具有与混合气体供给系统40相类似的结构，其包括三个相互独立设置的气体源251、三个气体质量流量控制器252、三个第一阀门253、三个三通阀 254、六个第二阀门255、第一混合腔256、第二混合腔257、两个排气泵258及两个第三阀门
5259。混合气体供给系统240还包括三个逆止阀沈0。每个逆止阀260分别与一个气体质量流量控制器252及一个三通阀2M相通。逆止阀260可避免第一混合腔256或第二混合腔257中的混合气体逆流回气体质量流量控制器252，污染其内的气体。另，该第一混合腔256通过该两个第三阀门259与第二混合腔257相通。该第一混合腔256还与溅镀腔250通过一个阀门相通。溅镀腔250设有靶材270。于溅镀腔250中对工件镀多膜时，待利用第一混合腔 256中混合气体完成镀下层膜后，关闭与第一溅镀腔256相连的第三阀门259，打开与第二溅镀腔257相连的第三阀门259，可立即将第二混合腔257中的混合气体输送至该溅镀腔 250来于该下层膜镀上层膜，从而避免等待混合气体。可以理解，若完成镀下层膜后，若第一混合腔256中仍存有少量的第一混合气体，可关闭与第一混合腔256相连的第二阀门255 及第三阀门259，利用排气泵258抽净该剩余第一混合气体后，再控制三通阀254，自各气体源251向第一混合腔256中输入气体。对于第二混合腔257亦然，不再赘述。可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化等用于本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
权利要求
1.一种混合气体供给系统，其包括至少两个气体源、至少两个气体质量流量控制器及至少两个第一阀门，每个气体源与一个第一阀门及一个气体质量流量控制器依次相连，其特征在于，该混合气体供给系统还包括至少两个三通阀门、多个第二阀门、两个混合腔及两个第三阀门，每个气体质量流量控制器通过一个三通阀门选择性地与一个第二阀门及该两个混合腔之一个混合腔依次相连，各混合腔设有出气口，该出气口由一个第三阀门开合。
2.如权利要求1所述的混合气体供给系统，其特征在于，该混合气体供给系统还包括两个排气泵，每个排气泵与一个混合腔相通。
3.如权利要求2所述的混合气体供给系统，其特征在于，该两个混合腔通过该两个第三阀门相互连通。
4.如权利要求1至3任一项所述的混合气体供给系统，其特征在于，该混合气体供给系统还包括至少两个逆止阀，每个逆止阀设于一个气体质量流量控制器及一个与该气体质量流量控制器对应的三通阀门之间。
5.一种溅镀装置，其包括溅镀腔及用于向该溅镀腔内供应混合气体的混合气体供给系统，该混合气体供给系统包括至少两个气体源、至少两个气体质量流量控制器及至少两个第一阀门，每个气体源与一个第一阀门及一个气体质量流量控制器依次相连，其特征在于， 该混合气体供给系统还包括至少两个三通阀门、多个第二阀门、两个混合腔及两个第三阀门，每个气体质量流量控制器通过一个三通阀门选择性地与一个第二阀门及该两个混合腔之一个混合腔依次相连，各混合腔设有出气口，该出气口通过一个第三阀门与该溅镀腔相连。
6.如权利要求5所述的溅镀装置，其特征在于，该混合气体供给系统还包括两个排气泵，每个排气泵与一个混合腔相通。
7.如权利要求6所述的溅镀装置，其特征在于，该两个混合腔通过该两个第三阀门相互连通后与该溅镀腔相连。
8.如权利要求5至7任一项所述的溅镀装置，其特征在于，该混合气体供给系统还包括至少两个逆止阀，每个逆止阀设于一个气体质量流量控制器及一个与该气体质量流量控制器对应的三通阀门之间。
9.一种溅镀方法，包括提供如权利要求5所述的溅镀装置及待镀工件；于该三通阀门的控制下自该至少两个气体源向该两个混合腔之一个混合腔输入各种反应气体，混合，得第一混合气体；输送该第一混合气体至该溅镀腔，溅镀该工件，同时于该三通阀门的控制下自该至少两个气体源向该两个混合腔之另一个混合腔输入各种反应气体，混合，得第二混合气体；及输送该第二混合气体至该溅镀腔，溅镀该工件。
10.如权利要求9所述的溅镀方法，其特征在于，该溅镀装置还包括两个排气泵，每个排气泵与一个混合腔相通，该溅镀方法还包括于输送该第二混合气体至该溅镀腔内的同时，采用该排气泵抽净该第一混合气体。
全文摘要
本发明涉及一种混合气体供给系统、包括该混合气体供给系统的溅镀装置及一种溅镀方法。该混合气体供给系统包括至少两个气体源、至少两个气体质量流量控制器、至少两个第一阀门、至少两个三通阀门、多个第二阀门、两个混合腔及两个第三阀门。每个气体源与一个第一阀门及一个气体质量流量控制器依次相连。每个气体质量流量控制器通过一个三通阀门选择性地与一个第二阀门及该两个混合腔中的一个混合腔依次相连。各混合腔设有出气口，该出气口由一个第三阀门开合。使用该溅镀方法可连续地溅镀多个层膜，节约大量时间。
文档编号C23C14/34GK102251220SQ20101017700
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者洪新钦 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司