[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

说明书

本发明公开了一种用于红外金属膜的离子束沉积设备及薄膜沉积方法，该设备包括装卸片腔室和溅射腔室，设在二者之间设有第一高真空隔离阀，装卸片腔室设有真空密封门，真空密封门中贯穿有推进杆，推进杆于真空密封门内侧的一端设有工件台，真空密封门外侧设有用于推动推进杆的推进机构，装卸片腔室连接有第一抽真空装置。薄膜沉积方法采用上述设备进行薄膜沉积。本发明中，设置的装卸片腔室，能够减少溅射腔室的开腔和抽真空次数，缩短抽真空时间，提高产能，能使溅射腔室内始终保持真空环境，减少烧靶次数，提高靶材的利用率。本发明离子束沉积设备具有产能高、靶材利用率高等优点，能够广泛用于沉积红外金属膜，有着很高的使用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于红外金属膜的离子束沉积设备及薄膜沉积方法。

背景技术

离子束薄膜沉积技术是各类镀膜技术中最重要技术之一，广泛应用于传感器、微电子、光学薄膜和材料表面处理领域中。红外焦平面探测器是现代红外热成像系统的关键器件，它包括红外探测器阵列和读出电路两部分。随着红外焦平面探测器探测范围越来越广泛，探测精度越来越高，对探测器核心部件阵列和读出电路要求越来越高。目前，红外探测器件芯片金属薄膜(即为红外金属膜)主要采用磁控溅射、蒸发镀膜的方法进行制备，小部分采用离子束沉积方法进行制备。然而，在采用离子束沉积方法制备红外金属膜时所采用的离子束溅射设备都是小尺寸衬底、手动型科研型设备，存在以下问题：(1)不具备独立装卸片室功能，每次溅射完成需要打开薄膜沉积室(溅射腔室)的腔门，存在建立真空时间长、有效工作时间短等问题；同时在装卸片过程中靶材经常暴露在大气环境中，容易造成靶材氧化，因而每次使用前需要烧靶去掉氧化层，造成靶材浪费，利用率低；(2)上下料不方便，衬底基片形状单一，难以兼容各种不同规格异形片；(3)工件台尺寸小，因而只能承载尺寸较小的基片，因而难以制备大面积薄膜；(4)没有均匀性修正系统，薄膜沉积的均匀性差；(5)没有靶材防污系统，造成沉积薄膜过程中交叉污染；(6)常规离子束沉积设备的沉积温度随着溅射能量和时间的增加而增加，难以控制，容易损伤红外基片衬底，不能应用在红外材料金属膜的制备，如由于红外碲镉汞材料衬底的特殊性，汞原子受到高温会溢出从而改变材料本身的特性，因而在沉积薄膜过程中需要持续保持较低温度，然而现有离子束沉积设备不具备控温功能。上述缺点的存在，使得现有离子束沉积设备难以满足大生产线上大尺寸、高均匀性、高产能的生产需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种产能高、靶材利用率高的用于红外金属膜的离子束沉积设备及薄膜沉积方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于红外金属膜的离子束沉积设备，包括装卸片腔室和溅射腔室，所述装卸片腔室与溅射腔室之间设有第一高真空隔离阀；所述装卸片腔室设有真空密封门，所述真空密封门中贯穿有推进杆，所述推进杆于真空密封门内侧的一端设有工件台；所述真空密封门外侧设有用于推动推进杆的推进机构；所述装卸片腔室连接有第一抽真空装置。

作为上述技术方案的进一步改进：所述推进机构包括推进电机，所述推进电机的转动轴上连接有丝杆，所述丝杆上设有滑块，所述滑块与推进杆连接；所述工件台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；所述工件台的形状为圆形板；所述工件台设有用于安装基片的固定孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述真空密封门外侧还设有用于旋转推进杆的旋转机构；所述旋转机构包括设在滑块上的旋转电机，所述旋转电机的转动轴与推进杆连接；所述旋转电机与真空密封门之间设有用于密封推进杆的波纹管。

作为上述技术方案的进一步改进：所述离子束沉积设备还包括用于翻转真空密封门的翻转机构；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外侧连接。