[发明专利]一种用于PVD镀膜的反应腔室以及加工方法

说明书

技术领域

本发明属于防爆膜领域，具体涉及一种用于PVD镀膜的反应腔室以及加工方法。

背景技术

PVD是物理气相沉积的简称，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上真空镀膜。利用物理过程实现物质转移，在工件表面形成具有特殊性能的金属或化合物涂层，其特殊性能包括强度高、耐磨性、散热性、耐腐性、抗氧化以及绝缘等。涂层的物质源是固态物质，利用气体放电或加热的方式使靶材蒸发或者电离，经过“蒸发或者溅射”后，在电场的作用下，在工件表面生成与基材性能不同的固态物质涂层。

随着光电子器件的发展，对半导体的制造工艺要求越来越高，对于防爆膜的表面涂层技术也是层出不穷。以一个防爆膜为例来说，防爆膜的第一层为离型膜，第二层为防爆膜，第三层为保护膜，将保护膜撕开之后可以对防爆膜进行转印纹理以及添加PVD层。市场上关于镀膜工艺的主要有水电镀和PVD，相对于水电镀，PVD膜层的结合力更大，硬度更高，耐磨性以及耐腐蚀性较强，膜层的性能更稳定；其次，PVD膜层广泛，不会产生有毒或者有污染的物质和气体，对环境无不利影响，符合我国现代绿色制造的发展方向。通常情况下，采用磁控溅射的方式进行PVD镀膜，主要存在以下缺陷：其一、磁控溅射虽然可以获得大面积分布均匀的膜层但是成膜材料的选择性比较差，成膜的厚度也有很大的局限性；其二、磁控溅射的工作气压较高，否则电子的平均自由程太长，放电现象不易维持，从而导致薄膜被污染的可能性较大。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种用于PVD镀膜的反应腔室以及加工方法，包括：抽取真空、加热靶材、镀膜。所述的PVD镀膜反应过程在一个完全密封的、真空度为10^-4～10^-3Pa的反应腔室中进行，通过电子枪对靶材加热，使靶材蒸发至200℃～300℃工件表面形成镀膜涂层。利用上述的PVD反应腔室，包括反应腔室本体、电子枪坩埚台、真空泵以及待镀膜产品工位，其中电子枪坩埚台拥有多个凹糟，每个凹槽中放着不同的靶材材料，可以根据防爆膜产品的需要，对所需靶材所在的凹糟单独加热，结构简单，使用方便，镀膜效率高。

发明内容

一种用于PVD镀膜的加工方法，包括：

抽取真空：将镀膜工件放置于腔室内部顶端，用真空泵将腔室内抽取至真空。

加热靶材：根据防爆膜产品的需求选择靶材，将所需靶材旋转至电子枪上端，启动电子枪，对靶材加热使其蒸发。

镀膜：靶材经电子枪加热蒸发至腔室顶部，沉积于腔室顶部的产品工件上。

进一步的，腔室内的真空度为10^-4～10^-3Pa，所有的沉积反应都在密封的真空中进形。一般情况下，在真空腔室内充入惰性气体氩气，优选的是，真空腔室中可以分别充入氩气和氧气，然后根据靶材所需要的气体来进行充入。例如：当电子枪对靶材二氧化硅进行加热时，腔室中充满惰性气体氩气即可；而当电子枪对靶材氧化钛进行加热时，要想在顶端产品工件上沉积氧化钛，则腔室中需要充入氧气。

进一步的，通常PVD镀膜有三种基本方法：真空蒸发、磁控溅射、多弧离子镀。优选的是，本发明采用电子枪对靶材进行加热使其蒸发，沉积于顶部产部工件上，形成镀膜。真空蒸发的方法所形成薄膜纯度较高，并且厚度可控，设备简单，操作比较容易。

优选的是，根据不同的产品需求以及产品的最终效果，靶材的种类也是不一样的，而不同的靶材的蒸发温度是不同的，在加热靶材的过程中，根据所选择的靶材的蒸发温度设定加热温度，加热温度≥蒸发温度。通过调节电子枪的电压电流来控制电子枪的加热温度，选择电压电流可调的电子枪来控制温度实用方便，效率高。

进一步优选的是，采用真空蒸发PVD的方法可以实现对产品工件同一炉次镀制多层膜系，真空蒸发镀膜方法所镀膜层均匀的同时还提高了镀膜的效率，实现了产品工件的多性能。

一种用于PVD镀膜的反应腔室，包括：反应腔室本体1、电子枪坩埚台2、真空泵3、待镀膜产品工位4，其中待镀膜的产品工位4安装于反应腔室本体1的顶端，在反应腔室本体1的底端安装电子枪坩埚台2，反应腔室本体1的底端连接真空泵3。

进一步的，反应腔室本体1的底端连接了真空泵3，主要对反应腔室本体1进行抽气，实现反应腔室本体内的真空度为10^-4～10^-3Pa，耗时15min～25min。