导电膜及其制备设备及方法

专利名称：导电膜及其制备设备及方法
技术领域：
本发明涉及真空镀膜技术领域，尤其涉及导电膜、在基片上制备导电膜的方法、以及该方法所使用的设备。
背景技术：
在PCB板的制造工艺中，一般采用化学沉铜的方式在有机基片上沉积上一层种子铜，然后在此基础上通过图形转移、电镀的方法生长出线路层和通孔级联层，通过该线路层可以实现导电，所述的线路层属于导电膜的一种。在实现上述导电膜制备过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题首先，随着布线密度的不断提高，线路(即导电膜)宽度越来越窄，对线路与有机基片之间的附着力水平要求的程度越来越高，而目前用于PCB制造的绝大部分通用基片材料，使用传统的化学沉铜方式在其表面所制备的导电膜的附着力水平已无法满足这一要求。其次，使用传统的化学沉铜工艺，其在实施沉铜之前须对基材表面进行严格的粗化处理，而在此种较大粗糙度表面上制备出的线路层，在传输高频信号过程中会带来较高的能量损耗。

发明内容
本发明的实施例提供一种导电膜及其制备设备及方法，增加导电膜与基片之间的附着力，减少高频信号传输的能量损耗。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案一种导电膜的制备设备，包括依次连接的上载缓冲密封室、离子束刻蚀密封室和磁控溅射镀膜密封室，并且在相邻两个密封室之间采用门阀进行密封隔离；真空泵系统，用于对密封室抽真空；其中，所述上载缓冲密封室对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的除气；所述离子束刻蚀密封室利用离子束对除气后的基片进行离子束刻蚀；所述磁控溅射镀膜密封室利用磁控溅射靶在经过离子束刻蚀后的基片上镀制活性原子金属层，并利用磁控溅射靶在所述活性原子金属层上镀制导电金属层。一种导电膜的制备方法，所述制备方法采用的制备设备包括依次连接的上载缓冲密封室、离子束刻蚀密封室和磁控溅射镀膜密封室，并且在相邻两个密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述制备设备还包括分别对密封室抽真空的真空泵系统；所述制备方法包括对基片进行清洗和烘干；在上载缓冲密封室内对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的除气；
在离子束刻蚀密封室内对除气后的基片进行离子束刻蚀，以清洁和活化所述基片表面；在磁控溅射镀膜密封室内利用磁控溅射靶在经过离子束刻蚀后的基片上镀制活性原子金属层；在磁控溅射镀膜密封室内利用磁控溅射靶在基片上镀有活性原子金属层的区域镀制导电金属层。 一种导电膜，该导电膜通过根据本发明的方法制备而成。本发明实施例提供的导电膜及其制备设备及方法，在上载缓冲密封室内进行加热除气后可以将基片上附着的一些易挥发性杂质清理的更为干净，之后再通过离子束进行刻蚀，并且在刻蚀之后在磁控溅射镀膜密封室内利用磁控溅射方式进行导电层的镀制。利用磁控溅射镀导电金属层的时候需要先镀制一层活性原子金属层，然后再活性原子金属层上镀制一层导电金属层，这种方式可以保证导电金属层的与基片之间的附着力较高，相对于现有技术中化学沉铜来制作导电膜而言，本发明实施例提供的导电膜的制备方法和设备能够增加导电膜与基片之间的附着力。并且本发明实施例相对于现有技术中直接对基片进行粗化处理的方式而言，本发明实施例中不需要进行粗化处理，使得导电膜不会出现粗糙现象，从而可以减少高频信号传输的能量损耗。另外，现有技术中化学沉铜工艺过程中的废水排放到环境中，造成严重的环境污染，会危害到人类的生存与健康；采用本发明实施例后不会产生废水，不产生环境污染问题。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例1中一种导电膜的制备设备原理图；图2为本发明实施例1中另一种导电膜的制备设备原理图；图3为本发明实施例2中一种导电膜的制备方法的流程图；图4为本发明实施例2中另一种导电膜的制备方法的流程图。
具体实施例方式本发明实施例提供一种导电膜的制备方法和设备，该设备包括依次连接的上载缓冲密封室、离子束刻蚀密封室和磁控溅射镀膜密封室，并且在相邻两个密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述设备还包括分别对密封室抽真空的真空泵系统。在使用时，先通过上载缓冲密封室内对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的除气，然后将基片转移至离子束刻蚀密封室，利用离子束对加热除气后的基片进行离子束刻蚀，最后将基片转移至磁控溅射镀膜密封室，在磁控溅射镀膜密封室内利用磁控溅射靶在经过离子束刻蚀后的基片上镀制活性原子金属层，并利用磁控溅射靶在所述活性原子金属层上镀制导电金属层。
本发明实施例中利用磁控溅射镀导电金属层的之前先镀制一层活性原子金属层， 然后在活性原子金属层上镀制一层导电金属层，这种方式可以保证导电金属层的与基片之间的附着力较高，相对于现有技术中化学沉铜来制作导电膜而言，本发明实施例提供的导电膜的制备方法和设备能够增加导电膜与基片之间的附着力。并且本发明实施例相对于现有技术中直接对基片进行粗化处理的方式而言，本发明实施例中不需要进行粗化处理，使得导电膜不会出现粗糙现象，从而可以减少高频信号传输的能量损耗。另外，现有技术中化学沉铜工艺过程中的废水排放到环境中，造成严重的环境污染，会危害到人类的生存与健康；采用本发明实施例后不会产生废水，不产生环境污染问题。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1 在具体实现时，活性原子金属层可以为钛膜层、或铬膜层等原子序数较小的金属， 而导电金属层则可以选择导电性较好的金属，如铜膜层或银膜层。在具体实现时，考虑到成本因素，一般活性原子金属层选择钛膜层。导电金属层选择铜膜层。下面以镀制钛膜层和铜膜层为例进行说明。本发明实施例提供一种导电膜的制备设备，如图1所示，所述设备包括依次连接的上载缓冲密封室10、离子束刻蚀密封室20和磁控溅射镀膜密封室30，并且在相邻两个密封室之间采用门阀01、31)进行密封隔离；为了在制备导电膜的过程对各个密封室抽真空，本发明实施例中所述设备还包括真空泵系统(图中未示出)，通过该真空泵系统可以分别对各个密封室进行抽真空。为了能够进行磁控溅射镀膜，需要将基片上的杂质尽量清除，本发明实施例除了需要对基片进行清洗和烘干外，还需要在上载缓冲密封室10进行进一步的除气。为了加快除气的过程，优选地，本发明实施例中上载缓冲密封室10内设有加热装置，通过该加热装置可以对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的加热除气。一般而言，本发明实施例中的加热装置可以采用但不限于红外热辐射加热体(例如板)。本发明实施例中的离子束刻蚀密封室20内设有离子束发生系统，基片在上载缓冲密封室10内经过加热除气后，打开上载缓冲密封室10和离子束刻蚀密封室20之间的门阀21，将基片转移到离子束刻蚀密封室20，以便利用离子束对加热除气后的基片进行离子束刻蚀。本发明实施例中的磁控溅射镀膜密封室30内设有磁控溅射钛靶和磁控溅射铜靶，完成离子束刻蚀后，将离子束刻蚀密封室20与磁控溅射镀膜密封室30之间的门阀31 打开，然后将经过离子束刻蚀后的基片转移到磁控溅射镀膜密封室30，之后利用所述磁控溅射钛靶在经过离子束刻蚀后的基片上镀制钛膜层，并利用所述磁控溅射铜靶在基片上镀有钛膜层的区域镀制铜膜层。一般来讲，钛的成本较高，镀制时钛膜层的厚度控制在10纳米至120纳米之间，如50纳米或100纳米等。为了保证导电性，铜膜层则需要相对厚一点，将铜膜层的厚度控制在0. 5微米至2微米之间，如1微米、1. 5微米等。本发明实施例中利用磁控溅射镀铜的之前先镀制一层钛膜，然后再钛膜上镀制一层铜膜，这种方式可以保证铜膜的与基片之间的附着力较高，相对于现有技术中化学沉铜来制作导电膜而言，本发明实施例提供的导电膜的制备方法和设备能够增加导电膜与基片之间的附着力。并且本发明实施例相对于现有技术中直接对基片进行粗化处理的方式而言，本发明实施例中不需要进行粗化处理，使得导电膜不会出现粗糙现象，从而可以减少高频信号传输的能量损耗。由于在离子束刻蚀过程中会释放出较多的热辐射能，为了防止基片被高温熔化， 需要在进行离子束刻蚀过程中进行冷却处理。优选地，本发明各实施例可采用热辐射吸收体来进行冷却处理。如图1所示，本发明实施例中的离子束刻蚀密封室20的内壁上通过导热隔离的方式设有热辐射吸收体22，通过图1中的热辐射吸收体22可以吸收离子束刻蚀过程中释放出的热辐射能，从而起到冷却的效果，防止基片被高温熔化。优选地，本发明实施例中设置热辐射吸收体22的方式为导热隔离的方式，即热辐射吸收体22不与离子束刻蚀密封室20的内壁直接接触，而是将该热辐射吸收体22与一个导热隔离功能的衬垫等类似物接触，然后再通过该衬垫接触固定到离子束刻蚀密封室20的内壁上。本发明实施例中所述热辐射吸收体的制冷源来自于密压或焊接在其背面的低温泵冷却输出盘管(图中未示出)。为了使得热辐射吸收体具有较好的热辐射能吸收效果，可以对热辐射吸收体的表面进行黑化处理。在未特殊说明的情况下，本发明各实施例中的热辐射吸收体均可优选超低温热辐射吸收板。同样，由于在磁控溅射过程中也会释放较多的热辐射能，为了防止基片以及溅射在基片上的钛、铜被高温熔化，如图1所示，本发明实施例在磁控溅射镀膜密封室30的内壁上同样通过导热隔离的方式设置了热辐射吸收体32，用于吸收磁控溅射过程中释放出的热辐射能。由于镀制在基片上的铜膜在较高温度下容易被氧化，虽然在磁控溅射过程中采用了热辐射吸收体进行冷却处理，但一般也是维持在130°C至150°C，而基片要能够直接与空气接触且使得铜膜不易被氧化，须保证温度在安全温度70°C以内。为了尽快降低基片温度， 优选地，如图1中虚线所示，本发明实施例还设有与所述磁控溅射镀膜密封室30连接的第二冷却密封室40，并且在所述磁控溅射镀膜密封室30和第二冷却密封室40之间采用门阀 41进行密封隔离。在完成铜膜的镀制后，可以打开磁控溅射镀膜密封室30和第二冷却密封室40之间的门阀41，将基片转移到第二冷却密封室40，所述第二冷却密封室40的内壁上通过导热隔离的方式设有热辐射吸收体42，通过该热辐射吸收体42可以吸收基片释放出的热辐射能，利于快速降低基片的温度。除了上述高温下容易导致铜膜被氧化而出现质量问题外，基片在较低气压下直接转移到大气压下，则可能导致基片出现质量问题；为了使得基片能够适应大气压，优选地， 如图1中虚线所示，本发明实施例的设备还包括与所述第二冷却密封室40连接的卸载缓冲密封室50，并且在所述第二冷却密封室40和卸载缓冲密封室50之间采用门阀51进行密封隔离；所述卸载缓冲密封室50内设有气体充入口，在将基片卸载前通过所述气体充入口充入气体，以平衡卸载缓冲密封室50内的气压和外界大气压。一般情况下，为了能够提高生产线的效率，基片在第二冷却密封室40内冷却到 90°C时，即可转移到卸载缓冲密封室50，在卸载缓冲密封室50内缓缓充入气体以平衡大气压的同时，可以在卸载缓冲密封室内对基片进行进一步的冷却，以使基片降低至70°C以内， 故而本发明实施例中卸载缓冲密封室50的内壁上可以设置冷却器52，通过该冷却器52将基片的温度降低至安全温度；本发明实施例中的冷却器52可以采用热辐射吸收水冷盘。当然，在具体运用时，本发明实施例中的任何一个密封室(用来加热除气的密封室除外)均可以设置冷却器，以便加速基片温度的下降。图1所示的实现方案中基片经过加热除气后直接进行离子束刻蚀，由于本身加热除气后基片的温度就比较高，离子束刻蚀过程中又会产生较多热量。为了防止基片在离子束刻蚀过程中被高温熔化，优选地，如图2所示，本发明实施例的设备在在上载缓冲密封室 10和离子束刻蚀密封室20之间设有第一冷却密封室60，并且在与第一冷却密封室60相邻的密封室采用门阀(61、21)与第一冷却密封室60进行密封隔离。所述第一冷却密封室60 的内壁上通过导热隔离的方式设有热辐射吸收体62，通过该热辐射吸收体62吸收所述基片释放出的热辐射能，以便在进行离子束刻蚀前降低基片的初始温度，防止基片被高温熔化。实施例2 在具体实现时，活性原子金属层可以为钛膜层、或铬膜层等原子序数较小的金属， 而导电金属层则可以选择导电性较好的金属，如铜膜层或银膜层。在具体实现时，考虑到成本因素，一般活性原子金属层选择钛膜层。导电金属层选择铜膜层。下面以镀制钛膜层和铜膜层为例进行说明。本发明实施例提供一种导电膜的制备方法，该制备方法所采用的制备设备为实施例1中的制备设备，一般情况下，所述制备设备可以仅仅包括依次连接的上载缓冲密封室、 离子束刻蚀密封室和磁控溅射镀膜密封室，并且在相邻两个密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述制备设备还包括分别对密封室抽真空的真空泵系统，如图3所示，在该制备设备下所采用的制备方法包括如下步骤301)对基片进行清洗和烘干，本过程中的清洗和烘干可以采用现有的设备进行， 不需要在上述制备设备中进行，一般先采用化学清洗以清除基片表面附着的杂质成分和有机污染物，之后对基片进行充分烘干处理。在完成清洗和烘干之后，将基片放置在上述制备设备中承载基片的基片架上，并将制备设备开启，以准备进行镀膜操作，具体的开启过程包括打开总电源、冷却水系统、工控电脑和气瓶，在电脑主控制屏上选择启动系统预备状态程序。此时真空泵系统开始对各个密封室抽真空，上述制备设备中的加热系统和制冷系统开始工作，在制备设备达到工作条件时可以进行后续的步骤。302)在制备设备达到工作条件后，可以将基片转移到上载缓冲密封室内，并进行密封，然后在上载缓冲密封室内对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的加热除气。303)经过加热除气后，将上载缓冲密封室和离子束刻蚀密封室之间的门阀打开， 并将基片转移到离子束刻蚀密封室内，以便对加热除气后的基片进行离子束刻蚀，从而起到清洁和活化所述基片表面的作用。
在离子束刻蚀密封室的内壁上还可以通过导热隔离的方式设置热辐射吸收体，以便在进行所述离子束刻蚀过程中，通过离子束刻蚀密封室的内壁上的热辐射吸收体吸收热辐射能，保证离子束刻蚀过程中基片不会被高温熔化。304)通过离子束刻蚀清洁和活化基片后，能够增加基片与导电膜层的附着力；本过程中在磁控溅射镀膜密封室内利用磁控溅射钛靶在经过离子束刻蚀后的基片上镀制钛膜层。305)镀制完钛膜层后，在磁控溅射镀膜密封室内利用磁控溅射铜靶在基片上镀有钛膜层的区域镀制铜膜层。在磁控溅射镀膜密封室的内壁上也可以通过导热隔离的方式设置热辐射吸收体， 以便在进行磁控溅射的过程中，通过磁控溅射镀膜密封室的内壁上的热辐射吸收体吸收热辐射能，使得镀制钛膜和铜膜过程中不会熔化基片和镀制的膜层。上述图3中描述的制备方法仅仅是对应于图1中实线部分的设备描述的，实际运用时，一般采用图2中的设备，这样可以形成较为完整的生产线，下面我对应于图2所示的制备设备详细描述其制备方法，如图4所示，所述制备方法包括401)对基片进行清洗和烘干，本过程中的清洗和烘干可以采用现有的设备进行， 不需要在上述制备设备中进行，一般先采用化学清洗以清除基片表面附着的杂质成分和有机污染物，之后对基片进行充分烘干处理。在完成清洗和烘干之后，将基片防止在上述制备设备中承载基片的基片架上，并将制备设备开启，以准备进行镀膜操作，具体的开启过程包括打开总电源、冷却水系统、工控电脑和气瓶，在电脑主控制屏上选择启动系统预备状态程序。此时真空泵系统开始对各个密封室抽真空，上述制备设备中的加热系统和制冷系统开始工作，在制备设备达到如下条件时可以进行后续的步骤各个密封室内压力低于2. 0*10_6mbar (毫巴=百帕)，并且卸载缓冲密封室内的压力低于3. 0*10_3mbar，卸载缓冲密封室内温度达到设定的恒温控制点 (80°C -160°C，依具体加工情况而定)以及热辐射吸收体的温度达到-80°C以下后。402)在制备设备达到工作条件后，将载有基片的基片架通过搬送机构搬送到上载接口位，此时真空泵系统停止对上载缓冲密封室抽真空，并向上载缓冲密封室内充入氮气使得上载缓冲密封室内的气压与外界大气压平衡。403)在上载缓冲密封室内的气压与外界大气压达到平衡条件后，将上载缓冲密封室与操作台之间的门阀打开，并将载有基片的基片架传送到上载缓冲密封室内，然后关闭门阀。通过本过程可以将基片上载到上载缓冲密封室，为了能够连续地上载基片，在上载完一个基片后，本实施例中位于上载操作台上的基片架搬送机构返回初始位置，等待搬送和上载下一个从返回线送回的载有基片的基片架。404)在基片被传送到上载缓冲密封室后，在上载缓冲密封室内对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的加热除气。具体的加热除气操作需要按照如下方式操作第一、抽真空关闭真空泵系统中的分子泵预抽阀，同时打开真空泵系统中的粗抽阀对上载缓冲密封室抽真空，当上载缓冲密封室内的气压达到1.0*10_2mbar以下时，关闭粗抽阀，同时打开分子泵预抽阀对上载缓冲密封室抽真空，直到上载缓冲密封室内压力低于 1. 0*1 (T4Hibar ；
第二、加热在真空泵系统对上载缓冲密封室抽真空的同时，上载缓冲密封室内两侧壁的红外热辐射加热板同时对基片进行恒温烘烤加热。本过程中需要在真空状态下对基片进行加热除气达到设定的时间后(加热时间可以根据需要设定，一般是30秒至300秒)，将上载缓冲密封室与第一冷却密封室之间的门阀打开，在真空状态下将基片转移到第一冷却密封室内，并关闭上载缓冲密封室与第一冷却密封室之间的门阀，以便进行后续的冷却操作。为了能够连续地对基片进行加热除气操作，本发明实施例中的上载缓冲密封室可以对新上载的基片执行404)过程。405)在对基片进行加热除气之后，在所述第一冷却密封室内通过其内壁上的热辐射吸收体吸收基片释放出的热辐射能，本实施例中的热辐射吸收体通过导热隔离的方式设置在第一冷却密封室的内壁上。由于第一冷却密封室中处于真空状态下，热辐射吸收体在真空态下能大量吸收基片所释放出的热辐射能，使基片达到在真空态下快速冷却。406)在第一冷却密封室内当基片表面温度降到60°C以下、或者在第一冷却密封室内冷却达到预定时间后，将第一冷却密封室与离子束刻蚀密封室之间的门阀打开，在真空状态下将基片转移到离子束刻蚀密封室内后，将第一冷却密封室与离子束刻蚀密封室之间的门阀关闭。此后，同时第一冷却密封室可以继续处理后续传送过来的基片。当将基片转移到离子束刻蚀密封室后，开始运行离子源自动启动程序，以便对基片进行离子束刻蚀，具体的刻蚀过程包括第一、向离子束刻蚀密封室充入一定流量的氩气(Ar)。第二、接通离子源供电电源，在低功率模式下启动离子源，离子源起辉稳定后，将离子源的工作电压和Ar气流量调整至设定值；待离子源的静态工作电压和静态工作电流达到稳态后，设定工作电压范围2500 ^OOV,工作电流范围550mA 650mA。第三、驱动基片架沿水平方向作勻速直线扫描运动，周期性通过离子束出射区域， 对待镀膜基片的表面进行离子束蚀刻，从而起到清洁和活化所述基片表面的作用。在基片进行离子束刻蚀的过程中，安装在离子束刻蚀密封室两侧壁上的热辐射吸收体将会吸收离子束刻蚀过程中所释放出来的大量热辐射能，确保基片在被加工过程中的最大温升控制在130°C以下，保证离子束刻蚀过程中基片不会被高温熔化。当刻蚀量达到预定的量值或达到设定的刻蚀刻时间后，离子刻蚀加工结束，停止基片扫描运动，并关闭质量流量计和离子源控制电源。待基片在离子束刻蚀密封室内冷却到80°C以下、或者基片在离子束刻蚀密封室达到设定的冷却时间后，将离子束刻蚀密封室与磁控溅射镀膜密封室之间的门阀打开，在真空状态下将基片转移到磁控溅射镀膜密封室，然后关闭离子束刻蚀密封室与磁控溅射镀膜密封室之间的门阀。同时，离子束刻蚀密封室可以对后续传送过来的基片进行离子束刻蚀。本发明实施例中采用离子束刻蚀，具有如下作用第一、通过高能粒子束轰击，将基片表面的有机大分子链打断，使之产生极化作用；第二、通过高能粒子束轰击，将分子链中的部分原子击出，从而形成具有电极性的空穴位。通过上述离子束刻蚀的作用可以最大化激发基片表面的活化能，为下一步镀制具有高附着力水平的钛铜金属导电膜层提供了必要条件。407)将基片转移到磁控溅射镀膜密封室并彻底稳定后，开始启动磁控溅射钛靶工作以便在基片上镀制钛膜层，本发明实施例中的磁控溅射钛靶上钛的纯度为99. 9%以上， 具体的镀制钛膜层的过程包括第一、向磁控溅射镀膜密封室充入预设流量的Ar气；第二、待磁控溅射镀膜密封室内气压稳定后，打开磁控溅射钛靶电源，并逐渐加大功率直至起辉，待起辉稳定后，调整溅射功率至设定值范围，一般来讲功率范围为8kW 15kff ；第三、待磁控溅射钛靶工作达到稳态后，驱动基片架沿水平方向作勻速直线扫描运动，周期性通过钛靶溅射区域，在基片表面镀制钛膜层。在基片上镀制钛膜层的过程中，安装在磁控溅射镀膜密封室两侧壁上的热辐射吸收体将会吸收镀制钛膜层过程中所释放出来的大量热辐射能，确保基片在被加工过程中的最大温升控制在150°C以下，保证基片不会被高温熔化。当钛膜层达到预定的厚度或达到设定的镀膜时间后，镀制钛膜层结束，停止基片架扫描运动，关闭磁控溅射钛靶电源。408)钛膜层镀制完成后，开始启动磁控溅射铜靶工作以便在基片上镀有钛膜层的区域镀制铜膜层，本发明实施例中磁控溅射铜靶上的铜的纯度为99. 99%以上。具体的镀制铜膜层的过程包括第一、向磁控溅射镀膜密封室充入Ar气；第二、待磁控溅射镀膜密封室内气压稳定后，打开磁控溅射铜靶电源，并逐渐加大功率直至起辉，待起辉稳定后，调整溅射功率至设定值范围，一般来讲功率范围为7kW 14kff ；第三、待磁控溅射铜靶工作达到稳态后，驱动基片架沿水平方向作勻速直线扫描运动，周期性通过铜靶溅射区域，在基片上镀有钛膜层的区域镀制铜膜层。在基片上镀制铜膜层的过程中，安装在磁控溅射镀膜密封室两侧壁上的热辐射吸收体将会吸收镀制铜膜层过程中所释放出来的大量热辐射能，确保基片在被加工过程中的最大温升控制在150°C以下，保证基片不会被高温熔化。当铜膜层达到预定的厚度或达到设定的镀膜时间后，镀制铜膜层结束，停止基片架扫描运动，关闭磁控溅射铜靶电源。本发明实施例中利用磁控溅射镀铜的之前先镀制一层钛膜，然后再钛膜上镀制一层铜膜，这种方式可以保证铜膜的与基片之间的附着力较高，相对于现有技术中化学沉铜来制作导电膜而言，本发明实施例提供的导电膜的制备方法和设备能够增加导电膜与基片之间的附着力。并且本发明实施例相对于现有技术中直接对基片进行粗化处理的方式而言，本发明实施例中不需要进行粗化处理，使得导电膜不会出现粗糙现象，从而可以减少高频信号传输的能量损耗。由于镀制在基片上的铜膜在较高温度下容易被氧化，虽然在磁控溅射过程中采用了热辐射吸收体进行冷却处理，但一般也是维持在130°C至150°C，而基片要能够直接与空气接触且使得铜膜不易被氧化，须保证温度在安全温度70°C以内。为了尽快降低基片温度， 本发明实施例还需要执行409过程409)关闭充入Ar气的质量流量计和磁控溅射铜靶电源，待磁控溅射镀膜密封室内气压恢复到低于1. 0*10_5mbar后，将磁控溅射镀膜密封室与第二冷却密封室之间的门阀打开，在真空状态下将基片转移到第二冷却密封室，之后关闭磁控溅射镀膜密封室与第二冷却密封室之间的门阀。转移基片后，磁控溅射镀膜密封室可以继续处理从离子束刻蚀密封室转移过来的下一个基片。将基片转移到第二冷却密封室后，可以安装在第二冷却密封室两侧壁上的热辐射吸收体将会吸收基片所释放出来的大部分热辐射能，从而使被加工基片在真空态下快速冷却。除了上述高温下容易导致铜膜被氧化而出现质量问题外，基片在较低气压下直接转移到大气压下，则可能导致基片出现质量问题；为了使得基片能够适应大气压，本发明实施例还需要执行410过程410)为了能够提高生产线的效率，基片在第二冷却密封室内冷却到90°C时，将第二冷却密封室与卸载缓冲密封室之间的门阀打开，并将基片转移到卸载缓冲密封室；在卸载缓冲密封室内缓缓充入气体以平衡大气压，并且可以在卸载缓冲密封室内对基片进行进一步的冷却，以使基片降低至70°C以内，故而本发明实施例中卸载缓冲密封室的内壁上可以设置冷却器，通过该冷却器将基片的温度降低至安全温度；本发明是实例中的冷却器可以采用热辐射吸收水冷盘。当然，在具体运用时，本发明实施例中的任何一个密封室(用来加热除气的密封室除外)均可以设置冷却器，以便加速基片温度的下降。在将基片转移到卸载缓冲密封室后，第二冷却密封室可以继续处理下一个镀制铜膜层后的基片。411)将卸载缓冲密封室与卸载操作台之间的门阀打开，在大气状态下将基片传输到卸载操作台，并关闭门阀。关闭门阀之后可以同时对卸载缓冲密封室至气压低于 3. 0*10_3mbar，等待处理下一组基片。采用上述制备方法后基片被传送到卸载操作台上，之后基片经自动返回线被传送到上、下载操作台上，然后可以取下已完成镀膜加工的基片，将已完成镀膜加工的基片累计分批送检后送下工序处理。本发明实施例中所有的热辐射吸收体需要维持在-80°C以下的温度，并且表面是经过黑化处理。本发明实施例中的制备设备是一条生产线，可以连续不断地对多个基片进行镀膜处理。本发明实施例在完成基片的加工后，需要将制备设备停机，为了保证停机过程中设备的安全，本发明实施例的停机过程为待所加工基片全部加工完毕后，点击运行停止按钮，系统停止自动运行转入待机预备状态，选择启动系统自动关机程序，此时按顺序首先关闭上载缓冲密封室内的红外热辐射加热板供电电源、并将各密封室低温泵系统置于除霜状态，当红外热辐射加热板的温度以及各密封室内的热辐射吸收体的温度达到一定温度时， 关闭各密封室低温泵电源、关闭各密封室分子泵电源，待分子泵全部停止运转后，关闭各密封室分子泵预抽阀，之后关闭所有粗抽泵组供电电源，待泵组完全停止运转后，打开各粗抽泵组抽口附近的放气阀对泵组内部冲入氮气或干燥空气，退出主操控界面并关闭工控电脑，关闭冷却水系统，气瓶，总电源，工作结束。本发明实施例还提供一种导电膜，该导电膜采用上述的根据本发明的制备方法 (例如上述实施例2中所描述的制备方法)进行制备，此处不再赘述该制备方法的详细过程。本发明实施例中镀制层的钛膜层和铜膜层形成的钛铜金属导电膜层，可以作为常用的导电膜，本发明实施例提供的导电膜的制备方法及设备主要用于导电膜层的制备，尤其用在PCB板上制备导电膜中。 以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种导电膜的制备设备，其特征在于，包括依次连接的上载缓冲密封室、离子束刻蚀密封室和磁控溅射镀膜密封室，并且在相邻两个密封室之间采用门阀进行密封隔离；真空泵系统，用于对密封室抽真空；其中，所述上载缓冲密封室对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的除气；所述离子束刻蚀密封室利用离子束对除气后的基片进行离子束刻蚀；所述磁控溅射镀膜密封室利用磁控溅射靶在经过离子束刻蚀后的基片上镀制活性原子金属层，并利用磁控溅射靶在所述活性原子金属层上镀制导电金属层。
2.根据权利要求1所述的导电膜的制备设备，其特征在于，所述活性原子金属层为钛膜层或者铬膜层；和/或所述导电金属层为铜膜层或银膜层。
3.根据权利要求2所述的导电膜的制备设备，其特征在于，所述钛膜层的厚度为10纳米至120纳米；和/或所述铜膜层的厚度为0. 5微米至2微米。
4.根据权利要求1、2或3所述的导电膜的制备设备，其特征在于，所述离子束刻蚀密封室的内壁上设有热辐射吸收体，用于吸收离子束刻蚀过程中释放出的热辐射能；所述磁控溅射镀膜密封室的内壁上设有热辐射吸收体，用于吸收磁控溅射过程中释放出的热辐射能。
5.根据权利要求1、2或3所述的导电膜的制备设备，其特征在于，所述上载缓冲密封室利用加热装置对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的加热除气。
6.根据权利要求5所述的导电膜的制备设备，其特征在于，所述加热装置为红外热辐射加热体。
7.根据权利要求1、2或3所述的导电膜的制备设备，其特征在于，所述制备设备还包括连接在上载缓冲密封室和离子束刻蚀密封室之间的第一冷却密封室，并且在相邻两个密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述第一冷却密封室的内壁上设有热辐射吸收体，用于吸收所述基片释放出的热辐射能；和/或所述制备设备还包括与所述磁控溅射镀膜密封室连接的第二冷却密封室，并且在所述磁控溅射镀膜密封室和第二冷却密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述第二冷却密封室的内壁上设有热辐射吸收体，用于吸收所述基片释放出的热辐射能。
8.根据权利要求7所述的导电膜的制备设备，其特征在于，还包括与所述第二冷却密封室连接的卸载缓冲密封室，并且在所述第二冷却密封室和卸载缓冲密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述卸载缓冲密封室内设有气体充入口，在将基片卸载前通过所述气体充入口充入气体，以平衡卸载缓冲密封室内的气压和外界大气压。
9.根据权利要求8所述的导电膜的制备设备，其特征在于，所述卸载缓冲密封室的内壁上设有冷却器。
10.根据权利要求4或7所述的导电膜的制备设备，其特征在于，所述热辐射吸收体通过导热隔离的方式设置在密封室的内壁上。
11.一种导电膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用的制备设备包括依次连接的上载缓冲密封室、离子束刻蚀密封室和磁控溅射镀膜密封室，并且在相邻两个密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述制备设备还包括分别对密封室抽真空的真空泵系统；所述制备方法包括对基片进行清洗和烘干；在上载缓冲密封室内对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的除气； 在离子束刻蚀密封室内对除气后的基片进行离子束刻蚀，以清洁和活化所述基片的表面；在磁控溅射镀膜密封室内利用磁控溅射靶在经过离子束刻蚀后的基片上镀制活性原子金属层；在磁控溅射镀膜密封室内利用磁控溅射靶在所述活性原子金属层上镀制导电金属层。
12.根据权利要求11所述的导电膜的制备方法，其特征在于，所述活性原子金属层为钛膜层或者铬膜层；和/或所述导电金属层为铜膜层或银膜层。
13.根据权利要求12所述的导电膜的制备方法，其特征在于，所述钛膜层的厚度为10 纳米至120纳米；和/或所述铜膜层的厚度为0. 5微米至2微米。
14.根据权利要求11、12或13所述的导电膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在进行所述离子束刻蚀过程中，通过离子束刻蚀密封室的内壁上的热辐射吸收体吸收热辐射能，该热辐射吸收体通过导热隔离的方式设置在离子束刻蚀密封室的内壁上；在进行磁控溅射的过程中，通过磁控溅射镀膜密封室的内壁上的热辐射吸收体吸收热辐射能，该热辐射吸收体通过导热隔离的方式设置在磁控溅射镀膜密封室的内壁上。
15.根据权利要求11、12或13所述的导电膜的制备方法，其特征在于，所述上载缓冲密封室利用加热装置对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的加热除气。
16.根据权利要求11、12或13所述的导电膜的制备方法，其特征在于，所述制备设备还包括连接在上载缓冲密封室和离子束刻蚀密封室之间的第一冷却密封室，并且在相邻两个密封室之间采用门阀进行密封隔离，所述制备方法还包括在对基片进行加热除气之后，在所述第一冷却密封室内通过其内壁上的热辐射吸收体吸收基片释放出的热辐射能，该热辐射吸收体通过导热隔离的方式设置在第一冷却密封室的内壁上； 和/或所述制备设备还包括与所述磁控溅射镀膜密封室连接的第二冷却密封室，并且在所述磁控溅射镀膜密封室和第二冷却密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述制备方法还包括在通过磁控溅射镀制导电金属层之后，在所述第二冷却密封室内通过其内壁上的热辐射吸收体吸收所述基片释放出的热辐射能，该热辐射吸收体通过导热隔离的方式设置在第二冷却密封室的内壁上。
17.根据权利要求16所述的导电膜的制备方法，其特征在于，所述制备设备还包括与所述第二冷却密封室连接的卸载缓冲密封室，并且在所述第二冷却密封室和卸载缓冲密封室之间采用门阀进行密封隔离；所述制备方法还包括在卸载缓冲密封室内将基片的温度降到安全温度，并向卸载缓冲密封室内充入气体； 在平衡卸载缓冲密封室内的气压和外界大气压后，卸载所述卸载缓冲密封室内的基片。
18.根据权利要求17所述的导电膜的制备方法，其特征在于，在卸载缓冲密封室内将基片的温度降到安全温度为利用所述卸载缓冲密封室的内壁上设置的冷却器将基片的温度快速降低至安全温度。
19. 一种导电膜，其特征在于，该导电膜通过如权利要求11-18中任一项所述的方法制备而成。
全文摘要
本发明实施例公开了一种导电膜及其制备方法及设备，涉及真空镀膜技术领域，解决了现有技术中制备导电膜附着力较低和高频信号能量损耗较大的问题。本发明实施例在上载缓冲密封室内设有加热装置，用于对经过清洗和烘干后的基片进行真空状态下的加热除气；在离子束刻蚀密封室利用离子束对加热除气后的基片进行离子束刻蚀；在磁控溅射镀膜密封室内利用所述磁控溅射靶在经过离子束刻蚀后的基片上镀制活性原子金属层，并利用所述磁控溅射靶在基片上镀有活性原子金属层的区域镀制导电金属层。本发明实施例主要用于PCB的导电膜制备。
文档编号C23C14/35GK102465270SQ20101054347
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者朱兴华 申请人:北大方正集团有限公司