[发明专利]一种用于红外金属膜的离子束沉积设备及薄膜沉积方法

权利要求书

1.一种用于红外金属膜的离子束沉积设备，其特征在于，包括装卸片腔室(6)和溅射腔室(8)，所述装卸片腔室(6)与溅射腔室(8)之间设有第一高真空隔离阀(7)；所述装卸片腔室(6)设有真空密封门(15)，所述真空密封门(15)中贯穿有推进杆(4)，所述推进杆(4)于真空密封门(15)内侧的一端设有工件台(5)；所述真空密封门(15)外侧设有用于推动推进杆(4)的推进机构；所述装卸片腔室(6)连接有第一抽真空装置(19)；所述推进机构包括推进电机(1)，所述推进电机(1)的转动轴上连接有丝杆(17)，所述丝杆(17)上设有滑块(16)，所述滑块(16)与推进杆(4)连接；所述真空密封门(15)外侧还设有用于旋转推进杆(4)的旋转机构；所述旋转机构包括设在滑块(16)上的旋转电机(2)，所述旋转电机(2)的转动轴与推进杆(4)连接；所述旋转电机(2)与真空密封门(15)之间设有用于密封推进杆(4)的波纹管(3)。

2.根据权利要求1所述的离子束沉积设备，其特征在于，所述工件台(5)的外部设有控温机构；所述控温机构包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液；所述冷却液为硅油；所述工件台(5)的形状为圆形板；所述工件台(5)设有用于安装基片的固定孔。

3.根据权利要求2所述的离子束沉积设备，其特征在于，所述离子束沉积设备还包括用于翻转真空密封门(15)的翻转机构；所述翻转机构包括翻转气缸，所述翻转气缸的转动轴上连接有翻转杆，所述翻转杆与真空密封门(15)外侧连接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的离子束沉积设备，其特征在于，所述溅射腔室(8)内设有可旋转四面靶台(14)和用于遮挡可旋转四面靶台(14)靶面的靶材防污板(13)；所述可旋转四面靶台(14)连接有用于调控靶材离子出射角度的定点摆动机构；所述靶材防污板(13)连接有气缸驱动连杆机构。

5.根据权利要求4所述的离子束沉积设备，其特征在于，所述溅射腔室(8)内设有用于修正薄膜均匀性的修正板(26)，位于工件台(5)和可旋转四面靶台(14)之间；所述修正板(26)连接有气缸驱动连杆机构；所述可 旋转四面靶台(14)与修正板(26)之间设有基片防污板(27)。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的离子束沉积设备，其特征在于，所述溅射腔室(8)的顶部设有用于清洗工件台(5)上基片衬底的清洗离子源(9)，所述清洗离子源(9)通过第一气路管道(10)连接有第一质量流量控制器(12)；所述溅射腔室(8)的底部设有轰击可旋转四面靶台(14)上靶材的溅射离子源(23)，所述溅射离子源(23)通过第二气路管道(22)连接有第二质量流量控制器(20)；所述溅射腔室(8)连接有第二抽真空装置(25)。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的离子束沉积设备，其特征在于，所述离子束沉积设备电连接有电气控制系统和监控软件系统。

8.一种薄膜沉积方法，其特征在于，利用如权利要求1～7中任一项所述用于红外金属膜的离子束沉积设备在基片表面沉积薄膜，包括以下步骤：

S1、上料：打开装卸片腔室(6)的真空密封门(15)，将基片衬底安装在工件台(5)上；

S2、抽真空：关闭装卸片腔室(6)的真空密封门(15)，打开第一抽真空装置(19)对装卸片腔室(6)进行抽真空，直至与溅射腔室(8)等压；

S3、推进：打开第一高真空隔离阀(7)，利用推进机构将工件台(5)推进到溅射腔室(8)中，在基片表面沉积薄膜。

9.根据权利要求8所述的薄膜沉积方法，其特征在于，步骤S3中，在基片表面沉积薄膜时，还包括以下步骤：

S4、控温：将工件台(5)推进到溅射腔室(8)后，开启控温机构对工件台(5)内的冷却液进行温度调控，使工件台(5)的温度维持在-40℃～200℃；

S5、稳压：调节第二质量流量控制器(20)和第三高真空隔离阀(24)，使溅射腔室(8)的压力为0.1Pa～1Pa；

S6、清洗：打开清洗离子源(9)，引出等离子体轰击工件台(5)上的基片衬底，去除基片衬底表面的污染物；

S7、烧靶：打开溅射离子源(23)，引出等离子体轰击可旋转四面靶台(14)靶面上的靶材，去除靶材表面的氧化物；

S8、沉积薄膜：打开溅射离子源(23)，引出等离子体轰击可旋转四面靶台(14)靶面上的靶材，溅射出靶材表面的离子沉积在基片表面，得到表面沉积有薄膜的基片；

S9、薄膜沉积完成后，利用推进机构反向转动将工件台(5)回退到装卸片腔室(6)中，关闭第一高真空隔离阀(7)，充气，直至与外部等压；

S10、打开装卸片腔室(6)的真空密封门(15)，取出表面沉积有薄膜的基片。