CN112159967A - 一种用于红外金属膜的离子束沉积设备及薄膜沉积方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种用于红外金属膜的离子束沉积设备及薄膜沉积方法
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***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***，薄膜沉积的均匀性差；(5)没有靶材防污***，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。
作为上述技术方案的进一步改进：所述溅射腔室内设有可旋转四面靶台和用于遮挡可旋转四面靶台靶面的靶材防污板；所述可旋转四面靶台连接有用于调控靶材离子出射角度的定点摆动机构；所述靶材防污板连接有气缸驱动连杆机构。
作为上述技术方案的进一步改进：所述溅射腔室内设有用于修正薄膜均匀性的修正板，位于工件台和可旋转四面靶台之间；所述修正板连接有气缸驱动连杆机构；所述旋转四面靶台与修正板之间设有基片防污板。
作为上述技术方案的进一步改进：所述溅射腔室的顶部设有用于清洗工件台上基片衬底的清洗离子源，所述清洗离子源通过第一气路管道连接有第一质量流量控制器；所述溅射腔室的底部设有轰击可旋转四面靶台上靶材的溅射离子源，所述溅射离子源通过第二气路管道连接有第二质量流量控制器；所述溅射腔室连接有第二抽真空装置。
作为上述技术方案的进一步改进：所述离子束沉积设备电连接有电气控制***和监控软件***。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种薄膜沉积方法，利用上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：打开装卸片腔室的真空密封门，将基片衬底安装在工件台上；
S2、抽真空：关闭装卸片腔室的真空密封门，打开第一抽真空装置对装卸片腔室进行抽真空，直至与溅射腔室等压；
S3、推进：打开第一高真空隔离阀，利用推进机构将工件台推进到溅射腔室中，在基片表面沉积薄膜。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤S3中，在基片表面沉积薄膜时，还包括以下步骤：
S4、控温：将工件台推进到溅射腔室后，开启控温机构对工件台内的冷却液进行温度调控，使工件台的温度维持在-40℃～200℃；
S5、稳压：调节第二质量流量控制器和第三高真空隔离阀，使溅射腔室的压力为0.1Pa～1Pa；
S6、清洗：打开清洗离子源，引出等离子体轰击工件台上的基片衬底，去除基片衬底表面的污染物；
S7、烧靶：打开溅射离子源，引出等离子体轰击可旋转四面靶台靶面上的靶材，去除靶材表面的氧化物；
S8、沉积薄膜：打开溅射离子源，引出等离子体轰击可旋转四面靶台靶面上的靶材，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回退到装卸片腔室中，关闭第一高真空隔离阀，充气，直至与外部等压；
S10、打开装卸片腔室的真空密封门，取出表面沉积有薄膜的基片。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了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，装卸片腔室与溅射腔室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。本发明中，在溅射腔室的腔门一侧设有装卸片腔室，在装片过程中，先关闭第一高真空隔离阀，保持溅射腔室的真空环境不变，然后打开真空密封门，将基片衬底安装在工件台上，进而关闭真空密封门，利用抽真空装置对装卸片腔室进行抽真空，使装卸片腔室快速建立与溅射腔室相同的真空环境，最后打开第一高真空隔离阀，利用推进机构将工件台上的基片衬底推进到溅射腔室中进行薄膜沉积。本发明中，通过设置装卸片腔室，能够减少溅射腔室的开腔和抽真空的次数，能够缩短抽真空的时间，提高产能；同时，通过设置装卸片腔室，使溅射腔室内始终保持真空环境，可以避免靶材因暴露在大气中而被氧化的问题，不仅能够减少烧靶次数，而且能够提高靶材的利用率。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。
(2)本发明离子束沉积设备，包括推进机构，其中推进机构包括推进电机，推进电机的转动轴上连接有丝杆，丝杆上设有滑块，滑块与推进杆连接。本发明中，通过驱动推进电机带动丝杆旋转，使得滑块在丝杆上滑动，带动推进杆的前后运动，进而带动工件台的前后运动，能够调节工件台与溅射腔室内靶材中心的距离，有利于提高基片表面薄膜的附着力，能够制备得到沉积附着力更高的薄膜。
(3)本发明离子束沉积设备中，真空密封门外侧还设有用于旋转推进杆的旋转机构，其中旋转机构包括设在滑块上的旋转电机，旋转电机的转动轴与推进杆连接。本发明中，通过驱动旋转电机带动推进杆旋转，进而带动工件台旋转，能够调节工件台的旋转速率，有利于提高基片表面薄膜的沉积均匀性，能够制备得到沉积均匀性更好的薄膜。另外，通过将旋转电机设在推进机构的滑块上，能够实现推进机构和旋转机构的联动。
(4)本发明离子束沉积设备中，工件台内部设有控温机构，包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液，冷却液为硅油。本发明中，通过将温度可控的冷却液在工件台内部循环，用于调控工件台的温度，从而能够控制红外基片衬底在工艺过程中的温度，因而防止工艺温升过程对红外基片衬底造成损伤，其中以硅油为冷却液进行控温时，控温范围可达-20℃～200℃，满足红外基片低温沉积要求。另外，工件台的形状为圆形板，且表面带有用于安装基片的固定孔，可兼容圆形、方形或异形等不同规则的基片，最大可适用200mm的圆形基片。
(5)本发明离子束沉积设备，还包括用于翻转真空密封门的翻转机构，其中翻转机构包括翻转气缸，翻转气缸的转动轴上连接有翻转杆，翻转杆与真空密封门外侧连接。本发明中，真空密封门通过铰链安装在装卸片腔体真空面的法兰上，通过翻转气缸的伸缩运动，可以实现真空密封门的上下翻转或水平翻转，同时，工件台通过推进杆安装在真空密封门上，可随真空密封门上下翻转或水平翻转，此时在真空密封门的开启状态下工件台处于水平放置状态或垂直放置状态，便于装卸基片，提高生产效率。
(6)本发明离子束沉积设备中，在溅射腔室内设有可旋转四面靶台和用于遮挡可旋转四面靶台靶面的靶材防污板，且可旋转四面靶台连接有用于调控靶材离子出射角度的定点摆动机构；靶材防污板连接有气缸驱动连杆机构。本发明中，可旋转四面靶台是一种具有四个靶面的柱状体，可安装4种不同的靶材，且靶台具有旋转功能，可以旋转调整角度，每次溅射前将设定的靶材面旋转到固定位置，接收来之溅射离子源的等离子体轰击，能够实现一种工艺最多可沉积4种不同靶材的薄膜，同时靶台具有旋转功能定点摆动功能，当选择某一靶面溅射时，以当前靶面为基准，左右摆动最大15度的角度，用以提高溅射原子团的出射角度，增大溢出粒子的覆盖面积，从而提高沉膜面积和均匀性。另外，靶材防污板，用于遮挡可旋转四面靶台的靶面，能够防止在沉膜过程中靶材之间的交叉污染，防污效果好，且由于靶台具有可旋转功能，因而进一步在靶材防污板上连接有气缸驱动连杆机构，通过气缸驱动连杆机构带动靶材防污板的移动，当靶台旋转时，先将靶材防污板移开，防止靶台碰到靶材防污板；当靶材溅射时，将三个靶材防污板与靶台的三个不进行溅射的靶台面紧密贴合，防止不进行溅射的靶材受到污染，因而在靶台的一个面接收等离子体轰击时，能够避免其他三个面上的靶材受到污染，且靶材的防污效果好。。
(7)本发明离子束沉积设备中，在溅射腔室内设有用于修正薄膜均匀性的修正板，位于工件台和可旋转四面靶台之间，修正板连接有气缸驱动连杆机构，旋转四面靶台与修正板之间设有基片防污板。本发明中，通过在工件台和可旋转四面靶台之间设置修正板，在靶材离子沉积到基片之前，根据靶材溅射出来的离子分布密度，调整修正板的形状，遮挡部分密度大的区域，使沉积到基片表面的薄膜更加均匀。同时，在旋转四面靶台与修正板之间设有基片防污板，可以遮挡烧靶产生的氧化物沉积在基片上。
(8)本发明离子束沉积设备中，在溅射腔室的顶部设有用于清洗工件台上基片衬底的清洗离子源，清洗离子源通过第一气路管道连接有第一质量流量控制器，溅射腔室的底部设有轰击可旋转四面靶台上靶材的溅射离子源，溅射离子源通过第二气路管道连接有第二质量流量控制器。本发明中，溅射离子源和清洗离子源可同时工作，可以增加沉膜的附着力，提高薄膜的致密性，改善沉膜质量。
(9)本发明离子束沉积设备中，还包括电连接的电气控制***和监控软件***，其中监控软件***完全自主设计，采用高级语言开发界面，可实现一键式自动控制。
(10)本发明还提供了一种薄膜沉积方法，利用上述离子束沉积设备在基片表面沉积薄膜，能够制备得到低损伤、大尺寸、附着力高、均匀性好的薄膜，具有操作简单、生产效率高、产能高等优点，能够实现薄膜沉积的批量化生产，利于工业化应用。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明用于红外金属膜的离子束沉积设备的布局示意图。
图2为本发明用于红外金属膜的离子束沉积设备中可旋转四面靶台定点摆动功能扩大沉积区域布局示意图。
图3为本发明用于红外金属膜的离子束沉积设备中离子源溅射布局示意图。
图例说明：
1、推进电机；2、旋转电机；3、波纹管；4、推进杆；5、工件台；6、装卸片腔室；7、第一高真空隔离阀；8、溅射腔室；9、清洗离子源；10、第一气路管道；11、第一气动阀；12、第一质量流量控制器；13、靶材防污板；14、可旋转四面靶台；15、真空密封门；16、滑块；17、丝杆；18、第二高真空隔离阀；19、第一抽真空装置；20、第二质量流量控制器；21、第二气动阀；22、第二气路管道；23、溅射离子源；24、第三高真空隔离阀；25、第二抽真空装置；26、修正板；27、基片防污板。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实施例的用于红外金属膜的离子束沉积设备，包括装卸片腔室6和溅射腔室8，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；装卸片腔室6设有真空密封门15，真空密封门15中贯穿有推进杆4，推进杆4于真空密封门15内侧的一端设有工件台5；真空密封门15外侧设有用于推动推进杆4的推进机构；装卸片腔室6连接有第一抽真空装置19。本发明中，在溅射腔室8的腔门一侧设有装卸片腔室6，在装片过程中，先关闭第一高真空隔离阀7，保持溅射腔室8的真空环境不变，然后打开真空密封门15，将基片衬底安装在工件台5上，进而关闭真空密封门15，利用第一抽真空装置19对装卸片腔室6进行抽真空，使装卸片腔室6快速建立与溅射腔室8相同的真空环境，最后打开第一高真空隔离阀7，利用推进机构将工件台5的基片衬底推进到溅射腔室8中进行薄膜沉积。本发明中，通过设置装卸片腔室6，能够减少溅射腔室8的开腔和抽真空的次数，能够缩短抽真空的时间，提高产能；同时，通过设置装卸片腔室6，使溅射腔室8内始终保持真空环境，可以避免靶材因暴露在大气中而被氧化的问题，不仅能够减少烧靶次数，而且能够提高靶材的利用率。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。
本实施例中，装卸片腔室6连接有第一抽真空装置19，其中第一抽真空装置19由前级泵、分子泵、第二高真空隔离阀18、规管构成，旨在建立装卸片腔室6所需的真空压力环境。
本实施例中，推进机构包括推进电机1，推进电机1的转动轴上连接有丝杆17，丝杆17上设有滑块16，滑块16与推进杆4连接。本发明中，通过驱动推进电机1带动丝杆17旋转，使得滑块16在丝杆17上滑动，带动推进杆4的前后运动，进而带动工件台5的前后运动，能够调节工件台5与溅射腔室8内靶材中心的距离，有利于提高基片表面薄膜的附着力，能够制备得到沉积附着力更高的薄膜。
本实施例中，真空密封门15外侧还设有用于旋转推进杆4的旋转机构；旋转机构包括设在滑块16上的旋转电机2，旋转电机2的转动轴与推进杆4连接；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。本发明中，通过驱动旋转电机2带动推进杆4旋转，进而带动工件台5旋转，能够调节工件台5的旋转速率，有利于提高基片表面薄膜的沉积均匀性，能够制备得到沉积均匀性更好的薄膜。另外，通过将旋转电机2设在推进机构的滑块16上，能够实现推进机构和旋转机构的联动。
本实施例中，工件台5的内部设有控温机构；控温机构包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液；冷却液为硅油；工件台5的形状为圆形板(尺寸为φ200mm×20mm)；工件台5设有用于安装基片的固定孔。本发明中，通过将温度可控的冷却液在工件台5内部循环，用于调控工件台5的温度，从而能够控制红外基片衬底在工艺过程中的温度，因而防止工艺温升过程对红外基片衬底造成损伤，其中以硅油为冷却液进行控温时，控温范围可达-20℃～200℃，满足红外基片低温沉积要求。另外，工件台5的形状为圆形板，且表面带有用于安装基片的固定孔，可兼容圆形、方形或异形等不同规则的基片，最大可适用200mm的圆形基片。
本实施例中，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；翻转机构包括翻转气缸，翻转气缸的转动轴上连接有翻转杆，翻转杆与真空密封门15外侧连接。本发明中，真空密封门15通过铰链安装在装卸片腔室6真空面的法兰上，通过翻转气缸的伸缩运动，可以实现真空密封门15的上下翻转或水平翻转，同时，工件台5通过推进杆4安装在真空密封门15上，可随真空密封门15上下翻转或水平翻转，在此时在真空密封门15的开启状态下工件台5处于水平放置状态或垂直放置状态，便于装卸基片，提高生产效率。
本实施例中，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；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；靶材防污板13连接有气缸驱动连杆机构。本发明中，可旋转四面靶台14是一种具有四个靶面的柱状体，可安装4种不同的靶材，且靶台具有旋转功能，可以旋转调整角度，每次溅射前将设定的靶材面旋转到固定位置，接收来之溅射离子源的等离子体轰击，能够实现一种工艺最多可沉积4种不同靶材的薄膜；同时靶台具有定点摆动功能，如图2所示，当选择某一靶面溅射时，以当前靶面为基准，左右摆动最大15度的角度，用以提高溅射原子团的出射角度，增大溢出粒子的覆盖面积，从而提高沉膜面积和均匀性。另外，靶材防污板13，用于遮挡可旋转四面靶台14的靶面，能够防止在沉膜过程中靶材之间的交叉污染，防污效果好，且由于靶台具有可旋转功能，因而进一步在靶材防污板13上连接有气缸驱动连杆机构，由靶材防污板13、气缸驱动连杆机构(包括气缸和连杆机构)构成靶材防污***，用于提高靶材防污效果，具体为：通过气缸驱动连杆机构带动靶材防污板13的移动，当靶台旋转时，先将靶材防污板13移开，防止靶台碰到靶材防污板13；当靶材溅射时，将三个靶材防污板13与靶台的三个不进行溅射的靶台面紧密贴合，防止不进行溅射的靶材受到污染，因而在靶台的一个面接收等离子体轰击时，能够避免其他三个面上的靶材受到污染，且靶材的防污效果好。
本实施例中，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；修正板26连接有气缸驱动连杆机构；可旋转四面靶台14与修正板26之间设有基片防污板27。本发明中，由修正板26、气缸驱动连杆机构(包括气缸和连杆机构)构成均匀性修正***，用于提高沉积薄膜的均匀性，具体为：通过在工件台5和可旋转四面靶台14之间设置修正板26，在靶材离子沉积到基片之前，根据靶材溅射出来的离子分布密度，调整修正板26的形状，遮挡部分密度大的区域，使沉积到基片表面的薄膜更加均匀。同时，在可旋转四面靶台14与修正板26之间设有基片防污板27，可以遮挡烧靶产生的氧化物沉积在基片上。
本实施例中，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，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。本发明中，清洗离子源9用于在沉膜前清洗基片衬底，使衬底表面更加清洁，提高粗糙度，提高薄膜的附着力。同时，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，且第一气路管道12上还设有第一气动阀11，由此构成清洗离子源9的无扰动气路***，旨在控制等离子体形成所需的Ar气流量。
本实施例中，溅射腔室8的底部设有轰击可旋转四面靶台14靶面的溅射离子源23，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。本发明中，溅射离子源23包含离子源头和控制电源***，离子源头包含阴极灯丝、阳极罩、屏极栅网、加速栅网、中和、偏置构成，由控制电源***分别提供不同的电压电流，在一定的真空压强下，离子源头内部由阴极灯丝激发出电子，电子碰撞Ar气，形成Ar+等离子体，由栅网将等离子体引出离子源头，以一定的能量和角度撞击到靶材上，靶材表面受到撞击后，会溢出相应的靶材离子，最后沉积在基片衬底上。同时，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，且第二气路管道22上还设有第二气动阀21，由此构成溅射离子源23的无扰动气路***，旨在控制等离子体形成所需的Ar气流量。
本发明中，清洗离子源9可以在沉膜过程中与溅射离子源23一同使用，如图3所示，在基片衬底表面沉积薄膜时，清洗离子源9与溅射离子源23同时工作，改善沉膜致密性，提高薄膜质量。
本实施例中，溅射腔室8连接有第二抽真空装置25，其中第二抽真空装置25由前级泵、分子泵、第三高真空隔离阀24、规管构成，旨在建立溅射腔室8所需的真空压力环境。
本实施例中，离子束沉积设备电连接有电气控制***和监控软件***。本发明中，电气控制***包含电气元件、PLC控制器，旨在对泵、阀门、电机、温度、气流等的控制功能。监控软件***是根据离子束沉积设备及其沉积工艺专门开发设计的人机交互***，可以查看设备的实时状态，发送控制命令，报警处理，编辑工艺文件及实现全自动工艺流程。本发明中，监控软件***完全自主设计，采用高级语言开发界面，可实现一键式自动控制。
一种薄膜沉积方法，具体为：利用上述离子束沉积设备在红外基片衬底表面沉积红外金属膜，包括以下步骤：
S1、上料：打开装卸片腔室6的真空密封门15，将红外基片衬底(碲镉汞材料)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，开启第一抽真空装置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。在打开第一高真空隔离阀7之前，开启第二抽真空装置25将溅射腔室8进行抽真空
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(该冷却液为市购常规硅油)进行温度调控，使工件台5的温度维持在-20℃～100℃，从而有利于降低沉积过程中红外基片衬底的温度，避免高温损失。
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，从而有利于启辉引出等离子体。
S6、清洗：打开清洗离子源9，起辉，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(如脏污、氧化物)，有利于提高基片表面沉膜的附着力。清洗需要调节的工艺参数有气压为0.7Pa，承载台旋转速度为10rpm，清洗离子源电源电压500V等。
S7、烧靶：打开溅射离子源23，起辉，引出等离子体轰击可旋转四面靶台14靶面上的靶材(Al靶)，去除靶材表面的氧化物。在烧靶过程中，采用基片防污板27遮挡工件台5上的基片衬底，防止溅射的氧化物沉积的基片表面。
S8、沉积薄膜：打开溅射离子源23，起辉，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。
本发明中，利用上述离子束沉积设备可实现一次沉积4种不同类型的红外金属膜。
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。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

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)。
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)。
4.根据权利要求3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。
5.根据权利要求1～4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。
6.根据权利要求5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；所述旋转四面靶台(14)与修正板(26)之间设有基片防污板(27)。
7.根据权利要求1～4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)。
8.根据权利要求1～4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***和监控软件***。
9.一种薄膜沉积方法，其特征在于，利用如权利要求1～8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。
10.根据权利要求9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。
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