CN106399957B - 一种用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，包括机架、真空腔体和真空获得系统，真空腔体包括预真空室和工艺腔室，预真空室位于工艺腔室的上方且与工艺腔室连通，工艺腔室内分别设有溅射靶组件、加热组件、扫描小车、射频清洗台以及可从工艺腔室上升至预真空室的基片架，基片架上设有可隔断预真空室和工艺腔室的底板，扫描小车用于承接基片架上的基片盘并带动基片盘在溅射靶组件、加热组件、射频清洗台之间移动，真空获得系统用于对预真空室和工艺腔室抽真空。本发明具有成本低、可实现基片自动装载和连续在线溅射沉膜的优点。

Description

一种用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统

技术领域

本发明涉及薄膜混合集成电路上导电膜层的制备领域，尤其涉及一种用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统。

背景技术

随着研制高端微波器件的薄膜混合电路基板尺寸增大、产能增长和性能提升，现有国产圆筒立式结构磁控溅射系统已逐渐满足不了产品的提升需求，急需向平板水平式结构磁控溅射系统发展。圆筒立式设备装片尺寸范围受限，可扩展余地小，当增大基片尺寸时，靶基距变化过大，造成膜层均匀性差；且不能连续在线工作，无法实现批量连续生产。国外进口全自动磁控溅射设备采用真空机械手作为基片传送，成本高昂。

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，提供一种结构简单、成本低、可实现基片自动装载和连续在线溅射沉膜的用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，包括机架、真空腔体和真空获得系统，所述真空腔体包括预真空室和工艺腔室，所述预真空室位于工艺腔室的上方且与工艺腔室连通，所述工艺腔室内分别设有溅射靶组件、加热组件、扫描小车、射频清洗台以及可从工艺腔室上升至预真空室的基片架，所述基片架上设有可隔断预真空室和工艺腔室的底板，所述扫描小车用于承接基片架上的基片盘并带动基片盘在溅射靶组件、加热组件、射频清洗台之间移动，所述真空获得系统用于对预真空室和工艺腔室抽真空。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述预真空室与工艺腔室之间设有用于平衡预真空室与工艺腔室内压力的旁通管道。

所述溅射靶组件包括多个溅射靶，各溅射靶间隔安装于工艺腔室的顶板上。

所述溅射靶组件的下方设有可移动的挡板机构，所述挡板机构上设有可与任意一个溅射靶对应的溅射缺口，相邻两个溅射靶之间设有隔板。

所述生产型多靶磁控溅射系统还包括用于对工艺腔室的顶板进行升降的升降系统。

所述加热组件固定在工艺腔室的顶板上，所述射频清洗台位于所述加热组件的下方。

所述生产型多靶磁控溅射系统还包括水路系统、气路系统以及电控系统。

所述真空获得系统包括对预真空室和工艺腔室进行抽气的高真空抽气泵和低真空抽气泵，所述高真空抽气泵设置为两个，分别对预真空室和工艺腔室抽高真空，所述低真空抽气泵设置为一个，用于同时对预真空室和工艺腔室抽低真空。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，当基片架上升至预真空室，在基片架上取放基片盘，扫描小车与基片架对接，并将基片盘传送至溅射靶组件、加热组件、射频清洗台之间进行相应操作，完成基片盘上基片的加工；本发明的溅射系统，通过各部件的协同运动，实现了基片的自动装载和连续在线溅射沉膜工艺，以及设备的自动连续生产，结构简单，成本较低。

进一步地，本发明的生产型多靶磁控溅射系统，预真空室与工艺腔室之间设有旁通管道，当基片架装片完成后，从预真空室下降时，可通过此旁通管道的开启将预真空室和工艺腔室压力完全平衡，避免装卸片后基片架下降时两室因为压力差而对工艺腔室内的气氛造成冲击扰动，影响溅射沉膜工艺稳定性。

进一步地，本发明的生产型多靶磁控溅射系统，通过挡板机构和隔板将各溅射靶分隔在各自相对独立区域，减少各溅射靶之间的相互交叉污染。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中工艺腔室内部结构示意图。

图中各标号表示：

1、机架；2、真空腔体；21、预真空室；22、工艺腔室；221、顶板；23、旁通管道；3、真空获得系统；31、高真空抽气泵；32、低真空抽气泵；4、溅射靶组件；41、溅射靶；42、挡板机构；421、溅射缺口；43、隔板；5、加热组件；6、扫描小车；7、射频清洗台；8、基片架；81、底板；82、基片盘；91、升降系统；92、水路系统；93、气路系统；94、电控系统。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1和图2示出了本发明用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统的一种实施例，该生产型多靶磁控溅射系统包括机架1、真空腔体2和真空获得系统3，真空腔体2包括预真空室21和工艺腔室22，预真空室21位于工艺腔室22的上方且与工艺腔室22连通，工艺腔室22内分别设有溅射靶组件4、加热组件5、扫描小车6、射频清洗台7以及可从工艺腔室22上升至预真空室21的基片架8，基片架8上设有可隔断预真空室21和工艺腔室22的底板81，扫描小车6用于承接基片架8上的基片盘82并带动基片盘82在溅射靶组件4、加热组件5、射频清洗台7之间移动，真空获得系统3用于对预真空室21和工艺腔室22抽真空。

本实施例中，当基片架8上升至预真空室21，在基片架8上取放基片盘82，扫描小车6与基片架8对接，并将基片盘82传送至溅射靶组件4、加热组件5、射频清洗台7之间进行相应操作，完成基片盘82上基片的加工。预真空室21和工艺腔室22需要保持高真空，当在预真空室21内进行取放基片盘82时，需要对预真空室21充气，通过基片架8的底板81可实现预真空室21和工艺腔室22的隔断，保证了工艺腔室22内的真空度。本实施例的溅射系统，通过各部件的协同运动，实现了基片的自动装载和连续在线溅射沉膜工艺，实现了设备的自动连续生产，结构简单，成本较低。

本实施例中，预真空室21与工艺腔室22之间设有用于平衡预真空室21与工艺腔室22内压力的旁通管道23，旁通管道23上设有控制旁通管道23启闭的阀门（图中未示出），当基片架8装片完成后，从预真空室21下降时，可通过此旁通管道23的开启将预真空室21和工艺腔室22压力完全平衡，避免装卸片后基片架8下降时两室因为压力差而对工艺腔室22内的气氛造成冲击扰动，影响溅射沉膜工艺稳定性。

本实施例中，溅射靶组件4包括多个溅射靶41，各溅射靶41间隔安装于工艺腔室22的顶板221上，各溅射靶41水平排列布局，用于对基片进行溅射沉膜工艺。加热组件5固定在工艺腔室22的顶板221上，射频清洗台7位于加热组件5的下方。射频清洗台7和加热组件5用于基片在工艺镀膜前烘烤除气和表面清洗，提高基片表面洁净度，有助于提高沉膜附着力。

本实施例中，溅射靶组件4的下方设有可移动的挡板机构42，挡板机构42上设有可与任意一个溅射靶41对应的溅射缺口421，相邻两个溅射靶41之间设有隔板43。通过挡板机构42和隔板43将各溅射靶41分隔在各自相对独立区域，减少各溅射靶41之间的相互交叉污染。当需要其中一个溅射靶41工作时，扫描小车6移动至该溅射靶41下方，同时移动挡板机构42使溅射缺口421位于该溅射靶41的下方，即可实现该溅射靶41单独工作。

本实施例中，生产型多靶磁控溅射系统还包括用于对工艺腔室22的顶板221进行升降的升降系统91。升降系统91有同步带机构（图中未示出）和四个升降丝杆（图中未示出）构成，顶板221固定在升降丝杆的螺母（图中未示出）上，同步带机构驱动升降丝杆同步转动，升降丝杆的螺母带动顶板221升降，实现工艺腔室22的顶板221及安装在其上的部件的升降，将顶板221及安装在其上的部件升高可方便溅射靶组件4的溅射靶材的更换和工艺腔室22内部零部件的装配和维护。

本实施例中，真空获得系统3包括对预真空室21和工艺腔室22进行抽气的高真空抽气泵31和低真空抽气泵32，高真空抽气泵31设置为两个，分别对预真空室21和工艺腔室22抽高真空，低真空抽气泵32设置为一个，用于同时对预真空室21和工艺腔室22抽低真空。高真空抽气泵31均为低温泵，低真空抽气泵32为机械泵。抽真空时，先采用机械泵作为前级泵对预真空室21和工艺腔室22同时抽真空，当达到一定真空度后，采用低温泵分别对预真空室21和工艺腔室22抽真空，使预真空室21和工艺腔室22内具有高真空。

本实施例中，生产型多靶磁控溅射系统还包括水路系统92、气路系统93以及电控系统94。水路系统92用于设备的冷却，气路系统93用于对设备供气，电控系统94用于对设备供电和控制。

工作原理：

生产型多靶磁控溅射系统正常开机后，真空获得系统3对预真空室21和工艺腔室22抽至目标真空度后，基片架8上升，底板81将预真空室21和工艺腔室22隔离。工艺腔室22继续保持高真空，预真空室21利用气路系统93充气开启预真空室21的真空门（图中未示出）；操作人员将装载好基片的基片盘82放置到基片架8上，关闭真空门，再将预真空室21抽至一定真空度，与工艺腔室22真空度接近，此时开启旁通管道23，实现两个腔室压力完全平衡；下一步基片架8下降，与扫描小车6配合运动，扫描小车6将基片盘82从基片架8上取走，传送至射频清洗台7和加热组件5工位，对基片进行烘烤除气和等离子清洗；清洗完成后，扫描小车6将基片盘82按照工艺镀膜顺序依次传送至溅射靶组件4下方，图2所示，此时扫描小车6将基片盘82带动至第二个溅射靶41（图2中从左至右）的下方，此时挡板机构42也运动至基片盘82所在的工位，与该工位两侧的隔板43将其他溅射靶41进行遮挡；该位置处溅射靶41只能对挡板机构42中部溅射缺口421下方进行沉膜；溅射沉膜过程中扫描小车6带动基片盘82在工艺溅射靶41下方进行往复扫描，达到均匀沉膜的目的；基片盘82在各溅射靶41工位进行沉膜工艺时，基片架8可以重复前面的装片动作：上升至预真空室21位置，利用其底板81将两室隔离，操作人员可以进行装卸片动作。基片完成所有沉膜工艺后，扫描小车6会将完成沉膜工艺的基片盘82送回基片架8上，并取走未沉膜的基片盘82，实现连续在线生产。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，其特征在于：包括机架（1）、真空腔体（2）和真空获得系统（3），所述真空腔体（2）包括预真空室（21）和工艺腔室（22），所述预真空室（21）位于工艺腔室（22）的上方且与工艺腔室（22）连通，所述工艺腔室（22）内分别设有溅射靶组件（4）、加热组件（5）、扫描小车（6）、射频清洗台（7）以及可从工艺腔室（22）上升至预真空室（21）的基片架（8），所述基片架（8）上设有可隔断预真空室（21）和工艺腔室（22）的底板（81），所述扫描小车（6）用于承接基片架（8）上的基片盘（82）并带动基片盘（82）在溅射靶组件（4）、加热组件（5）、射频清洗台（7）之间移动，所述真空获得系统（3）用于对预真空室（21）和工艺腔室（22）抽真空，所述溅射靶组件（4）包括多个溅射靶（41），各溅射靶（41）间隔安装于工艺腔室（22）的顶板（221）上，所述溅射靶组件（4）的下方设有可移动的挡板机构（42），所述挡板机构（42）上设有可与任意一个溅射靶（41）对应的溅射缺口（421），相邻两个溅射靶（41）之间设有隔板（43）。

2.根据权利要求1所述的用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，其特征在于：所述预真空室（21）与工艺腔室（22）之间设有用于平衡预真空室（21）与工艺腔室（22）内压力的旁通管道（23）。

3.根据权利要求1或2所述的用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，其特征在于：所述生产型多靶磁控溅射系统还包括用于对工艺腔室（22）的顶板（221）进行升降的升降系统（91）。

4.根据权利要求1或2所述的用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，其特征在于：所述加热组件（5）固定在工艺腔室（22）的顶板（221）上，所述射频清洗台（7）位于所述加热组件（5）的下方。

5.根据权利要求1或2所述的用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，其特征在于：所述生产型多靶磁控溅射系统还包括水路系统（92）、气路系统（93）以及电控系统（94）。

6.根据权利要求1或2所述的用于薄膜混合集成电路的生产型多靶磁控溅射系统，其特征在于：所述真空获得系统（3）包括对预真空室（21）和工艺腔室（22）进行抽气的高真空抽气泵（31）和低真空抽气泵（32），所述高真空抽气泵（31）设置为两个，分别对预真空室（21）和工艺腔室（22）抽高真空，所述低真空抽气泵（32）设置为一个，用于同时对预真空室（21）和工艺腔室（22）抽低真空。