[发明专利]一种超高真空进样与样品处理两用系统及处理方法

说明书

本发明公开了一种超高真空进样与样品处理两用系统及处理方法，主要包括主腔体、样品存储与加热台、波纹管式直线导入器、观察窗、手阀、热阴极离子规、离子溅射源、旁抽角阀、洗气角阀、支撑架。主腔体具有多个超高真空紧密封法兰口，依次连接波纹管式直线导入器、观察窗、手阀、热阴极离子规、离子溅射源、真空抽气系统、洗气系统，在主腔体下方设有支撑架。该系统能够在保证达到超高真空标准的前提下，用一个腔体集成多样品进样和基片处理两个功能，其中基片处理主要采用惰性气体离子溅射轰击和退火的方法，得到洁净度高、性能优越的薄膜样品。

技术领域

本发明涉及超高真空镀膜领域，特别是一种超高真空进样与样品处理两用系统及处理方法。

背景技术

超高真空镀膜技术指的是在超高真空环境下(压强小于10^-8Pa)，选用适当的基底，利用物理或化学手段在衬底表面生长特定薄膜的技术。该技术已经在微电子、半导体等产业以及科研工作中得到广泛应用。超高真空镀膜技术主要包括分子束外延、激光溅射沉积等种类。一般来说，超高真空薄膜样品的制备过程包括：基片进样、基片处理、薄膜生长和分析表征四个步骤。对应的超高真空镀膜设备应包括进样腔、基片处理腔、镀膜腔、分析表征腔。

为节省成本与空间，并降低系统的复杂程度，经常需要把上述四个腔体进行整合。目前主要的方式是把薄膜生长腔与基片处理腔集成在一个腔体中，即在超高真空镀膜的腔体内对基片进行预处理。显然，这一方式的缺点是预处理过程中会不可避免地产生一些杂质吸附到腔体内壁、存样架和蒸发源上，并进一步影响样品的洁净度和性能。

另一方面，目前大多数的超高真空镀膜设备的进样腔采用氟橡胶密封，极限真空较差，约5×10^-6Pa。在与后续腔体传递样品过程中，会降低后续腔体的真空度，造成污染。理想情况下，为得到洁净度高、性能优越的薄膜样品，应保证各个腔体均处于很好的真空度。

发明内容

针对上述现有超高真空镀膜系统存在的技术问题，本发明主要提供了一种超高真空进样与基片样品处理两用系统及处理方法。在保证达到超高真空标准的前提下，它用一个腔体集成了进样和基片样品处理两个功能，其中基片样品处理主要采用惰性气体离子溅射轰击和退火的方法。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种超高真空进样与样品处理两用系统，包括T形管结构的主腔体；在主腔体上方顶壁分别垂直连通有波纹管式直线导入器和样品存储与加热台，在主腔体的T形管支管下方连通有旁抽角阀，在主腔体的T形管主管下方分别连通有与T形管支管平行分布的延长管和洗气角阀；在主腔体的T形管主管前后侧壁分别连通手阀、第二玻璃观察窗和热阴极离子规，主腔体的T形管主管后壁设有溅射离子源；

通过样品存储与加热台、波纹管式直线导入器和溅射离子源实现样品离子溅射轰击和退火处理；

通过手阀、波纹管式直线导入器和延长管实现样品传递；

通过旁抽角阀、热阴极离子规实现真度达到10^-8Pa量级。

本系统中，所述主腔体的T形管主管和支管为相互连通的筒形腔体，由真空管路焊接而成，主管呈水平放置，主腔体主管侧面设有9个能够与其他装置进行真空连接的真空法兰；主腔体固定在支撑架上方。

本系统中，所述样品存储与加热台包括固定样品基片的样品架、存样架和加热台，存样架伸入波纹管式直线导入器内，加热台连接在存样架上，并与主腔体主管的水平轴线垂直。

本系统中，在主腔体主管顶壁和侧壁分别连通有第一玻璃观察窗和第二玻璃观察窗。

本系统中，连接在主腔体的T形管支管下方的旁抽角阀下端连接旁抽系统。

相应地，本发明还给出了一种超高真空进样与样品处理两用系统的处理方法，包括进样、样品处理和超高真空镀膜：