[实用新型]双室磁控与离子束复合溅射沉积系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁控溅射镀膜和离子束溅射，具体说是一种磁控与离子束复合溅射沉积系统。

背景技术

目前，单独应用磁控溅射(高速低温溅射)原理的装置，可以制备各种硬质膜、金属膜、半导体膜、介质膜、铁磁膜和磁性薄膜等纳米级的单层及多层功能膜。但是，对于铁磁和非铁磁性靶材，需要分别配备强磁靶和普通靶；对于绝缘材料的靶材还需要配备射频电源和匹配器。离子束溅射可避免上述要求，可以溅射各种材料的靶材，而且还能制备超薄膜，薄膜的附着力也更好。离子束溅射一般采用单室磁控与离子束复合溅射沉积系统，把离子枪和磁控靶装在同一个真空室内，实现了单独进行磁控溅射镀膜和离子束溅射镀膜，也可以联合制备磁控和离子束复合膜的需要。但却存在交叉污染靶材的弊病，而且溅射室需要经常暴露大气来取放基片和更换靶材，给镀膜工作带来很多不便。

实用新型内容

为了克服上述不足，本实用新型提供一种双室结构、性能优良、无污染的磁控与离子束复合溅射沉积系统。本实用新型的技术方案是：

一种双室磁控与离子束复合溅射沉积系统，包括磁控室、离子束室、磁控溅射靶、基片水冷加热公转台、Kaufman离子枪、四工位转靶、磁力送样机构、工作气路、抽气系统、安装机台、真空测量及电控系统；所述磁控室和离子束室通过闸板阀互锁，通过磁力送样机构实现两个真空室间的基片交接；两个真空室均为圆筒型立式结构，安装在机台架组件上，共用一个电动提升机构实现上掀盖；磁控室通过闸板阀和涡轮分子泵联接，加上下面的机械泵组成一套真空抽气装置；离子束室通过闸板阀和抽速涡轮分子泵联接，加上机械泵组成另一套真空抽气装置。该系统磁控溅射和离子束溅射可以在两个独立的真空室同时进行，并且可以互作基片预处理室，而且取放基片和更换磁控靶靶材的工作都可以在磁控室进行，这样离子束室可以长时间保持超高真空。

所述磁控室由磁控溅射真空室组件、磁控溅射靶、基片水冷加热公转台、电动基片挡板组件和磁控室上盖组件组成。磁控溅射真空室组件上焊有各种规格的法兰接口，包括观察窗口、旁抽角阀接口、进气阀接口、陶封引线法兰接口、规管接口、辅助交接用机械手接口、磁控溅射靶接口、主抽分子泵接口、基片挡板接口和一些备用法兰接口。磁控溅射靶安装在磁控溅射真空室组件的下法兰上，数量为4只，可以自由选择安装溅射非铁磁性材料的普通永磁靶、溅射铁磁性材料的强永磁靶或者电磁靶；永磁靶射频溅射和直流溅射兼容，靶内有水冷；每个磁控靶配有用齿轮减速异步电动机驱动的电动挡板组件1套；各靶配有屏蔽罩，以避免靶材之间的交叉污染；基片水冷加热公转台安装在上盖组件上，可以放置6～8片基片，其中一个工位安装加热炉，其余工位为水冷基片台；加热炉下的基片加热温度由热电偶闭环反馈控制；基片最大尺寸φ50mm；由步进电机加减速器再加皮带轮传动机构驱动转台0～360°回转，当拆掉加热炉后，可连续回转，可计算机控制公转工位及镀膜过程；基片可以加负偏压。基片挡板组件由步进电机驱动，计算机控制，上面有一个孔正对需要溅射的基片起到遮挡其余基片的作用。

所述离子束室由离子束溅射真空室组件、Kaufman溅射离子枪、Kaufman辅助沉积离子枪、四工位转靶组件、基片水冷加热公转台、手动基片挡板组件和离子束室上盖组件组成。离子束溅射真空室组件上焊有各种规格的法兰接口，包括观察窗口、旁抽角阀接口、进气阀接口、陶封引线法兰接口、规管接口、辅助交接用机械手接口、四工位转靶接口、Kaufman溅射离子枪和Kaufman辅助沉积离子枪接口、主抽分子泵接口、磁力送样机构接口和一些备用法兰接口。Kaufman溅射离子枪与四工位转靶呈45°轰击靶材，向上溅射到转盘上的基片成膜；Kaufman辅助沉积离子枪倾斜安装在离子束溅射真空室组件上，与基片成30°角以轰击清洗样品表面和增强沉积，提高成膜质量。四工位转靶组件由步进电机驱动，计算机控制转靶转动到不同的四个工位；转靶通水冷却，靶材平面与Kaufman溅射离子枪呈45°。基片水冷加热公转台能实现的功能和磁控室一样。电动基片挡板组件安装在基片水冷加热公转台下，通过安装在离子束溅射真空室组件侧壁的机械手拨动，上面有一个孔正对需要溅射的基片，遮挡其余基片。

所述磁控靶和基片水冷加热公转台间的距离在真空室外可以调节，距离连续可调，并有调位距离指示，由齿轮减速异步电动机加接近开关的结构控制靶挡板的开关；

装在磁控室上盖组件上的基片水冷加热公转台由步进电机加减速器再加同步带和带轮组件驱动公转，通过计算机控制的圆光栅编码器实现准确定位。