一种半导体器件用微纳米粉体镀膜设备的制作方法

1.本实用新型涉及粉体镀膜技术领域，具体涉及一种半导体器件用微纳米粉体镀膜设备。


背景技术：

2.随着信息技术的发展，人们对于半导体器件的需求不断增大，计算机市场、网络信息技术市场发展迅猛，cpu集成度越来越大，运算速度越来越快，家庭电脑和上网用户越来越多，对计算机技术和网络技术的要求也越来越高，作为技术依托的微电子工业也获得了飞速的发展。以集成电路为代表的微电子技术与微电子产业是信息产业的核心与基础。目前世界微电子产业已经超过重金属、汽车和农业而成为全球最大的产业。微电子产业集多种高新技术与一体，其应用遍及几乎所有工业部门，在国民经济中发挥着巨大的支撑作用。
3.微电子产业中，微粉半导体材料的加工制备及应用至关重要，粉体镀膜设备更多运用到其中。磁控溅射工艺是一种新型的物理气相沉积方法，入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来在粉末表面形成涂层，中间工艺不产生废液或废气，是一种经济、安全、环保的生产工艺。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。但在微纳米粉体表面镀膜相比于其他材料更困难，由于微纳米粉体的比表面积和表面能较大，曲率半径小，不能通过简单分散实现，很难在微纳米粉体的表面实现均匀的涂层处理。
4.现有技术进行过研究，例如中国专利201521130158.7公开了一种用于微纳米粉体镀膜的连续生产设备，通过传送带输送粉体，利用震动电机和超声波控制粉体的抖动及分散。但这种分散微纳米粉体的方式效果有限，微纳米粉体只是在传送带上小幅度震动，处于底层的微纳米粉体仍无法均匀镀膜。
5.现有的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备存在的问题是：微纳米粉体容易聚集成团，在镀膜过程中分散效果不好，仅采用抖动方式仍无法保证所有微纳米粉体均匀镀膜。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，以解决微纳米粉体难以分散，粉体表面镀膜不均匀的问题。
7.本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：
8.一种半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，包括真空腔室、设置在真空腔室中的磁控溅射装置以及与真空腔室连接的真空系统，还包括设置在真空腔室中的多边形镀膜滚筒和转动支架，所述多边形镀膜滚筒和转动支架均与真空腔室内壁转动连接，还包括电机，所述多边形镀膜滚筒和转动支架分别通过电机驱动转动，所述转动支架设置在多边形镀膜滚筒内部,多个所述磁控溅射装置安装在转动支架上，各所述磁控溅射装置的溅射侧均朝向
多边形镀膜滚筒。
9.进一步，所述多边形镀膜滚筒的外侧安装有加热器和超声波震动器。
10.进一步，所述磁控溅射装置包括冷却水管路、磁控溅射电源、固定板、屏蔽罩和靶材，所述磁控溅射电源连接靶材，所述冷却水管路与靶材接触，所述屏蔽罩安装在靶材上，所述屏蔽罩在磁控溅射装置的溅射侧设有开口。
11.进一步，所述真空系统包括抽真空装置、进气装置和真空检测装置。
12.进一步，所述抽真空装置包括通过真空抽气管道依次连接的分子泵、扩散泵和旋片泵，所述真空抽气管道上设置有抽真空阀门。
13.进一步，所述进气装置包括通过气体管路连接的气瓶，所述气体管路上设置有进气阀门。
14.进一步，所述真空监测装置包括连接在真空腔室一侧的真空规管和真空计。
15.本实用新型至少具备以下有益效果：
16.1、通过将微纳米粉体放置在多边形镀膜滚筒中，通过电机驱动镀膜滚筒转动并进行镀膜，滚筒滚动使微纳米粉体更加容易分散，避免聚集成团，提高微纳米粉体表面镀膜的均匀性。
17.2、通过转动支架上安装多个磁控溅射装置，不同的磁控溅射装置可以使用不同的靶材，需要切换靶材时，只需要将装有对应靶材的磁控溅射装置旋转至下方，启动对应磁控溅射装置即可进行不同靶材镀膜，便于切换靶材实现多层复合镀膜。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
19.图1是本实用新型公开的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备结构剖视图；
20.图2是本实用新型公开的磁控溅射装置主视图；
21.图3是图2的俯视图；
22.图4是本实用新型公开的真空系统示意图。
具体实施方式
23.下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。显然,所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个
以上，除非另有明确具体的限定。
26.参见图1和图2，本实用新型实施公开了一种半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，包括真空腔室1、设置在真空腔室中的磁控溅射装置2以及与真空腔室连接的真空系统3，还包括设置在真空腔室中的多边形镀膜滚筒4和转动支架5，所述多边形镀膜滚筒和转动支架均与真空腔室之间转动连接，还包括电机，所述多边形镀膜滚筒4和转动支架5分别通过电机驱动转动，所述转动支架5设置在多边形镀膜滚筒4内部,多个所述磁控溅射装置2安装在转动支架5上，各所述磁控溅射装置2的溅射侧均朝向多边形镀膜滚筒4。具体的，微纳米粉体放置在多边形镀膜滚筒4内部，微纳米粉体随着多边形镀膜滚筒滚动而被分散开。多边形镀膜滚筒的一侧连接有第一传动轴，所述第一传动轴穿过真空腔室并与真空腔室的内壁转动连接，第一传动轴伸出真空腔室外的轴段上连接有齿轮，第一电机通过齿轮传动而驱动第一传动轴转动,从而驱动多边形镀膜滚筒转动。所述转动支架的中心连接有第二传动轴，所述第二传动轴依次从多边形镀膜滚筒未连接第一传动轴的一侧和真空腔室内壁穿过，所述第二传动轴与多边形镀膜滚筒的侧壁及真空腔室的内壁转动连接。第二传动轴伸出真空腔室外的轴段上也连接有齿轮，第二电机通过齿轮传动而驱动第二传动轴转动,从而驱动转动支架转动。
27.优选的，所述多边形镀膜滚筒4的外侧安装有加热器和超声波震动器。具体的,所述加热器用于对微纳米粉体进行加热，超声波震动器进一步提高粉体分散效果。
28.优选的，所述磁控溅射装置2包括冷却水管路201、磁控溅射电源202、固定板203、屏蔽罩204和靶材205，所述磁控溅射电源202连接靶材205，所述冷却水管路201与靶材205接触，所述屏蔽罩204安装在靶材205上，所述屏蔽罩204在磁控溅射装置2的溅射侧设有开口。具体的，屏蔽罩的开口一侧朝向多边形镀膜滚筒，当磁控溅射电源接通时，激发靶材向多边形镀膜滚筒中的微纳米粉体进行溅射实现镀膜，冷却水管路用于对磁控溅射装置降温，固定板用于固定冷却水管路。
29.优选的，所述真空系统3包括抽真空装置301、进气装置302和真空检测装置303。所述抽真空装置301包括通过真空抽气管道依次连接的分子泵301-1、扩散泵301-2和旋片泵301-3，所述真空抽气管道上设置有抽真空阀门301-4。所述进气装置302包括通过气体管路连接的气瓶302-2，所述气体管路上设置有进气阀门302-1。所述真空监测装置包括连接在真空腔室一侧的真空规管和真空计。具体的，打开抽真空阀门，开启抽真空装置的分子泵、扩散泵和旋片泵抽出真空腔室的空气。再打开进气装置，使气瓶中的气体注入真空腔室，气瓶中的气体选择氩气。在镀膜过程中，同时开启抽真空装置和进气装置，控制气体进出流量以维持镀膜工艺所需的真空度条件，在充满氩气的低真空度环境中进行镀膜。上述过程中，通过真空规管和真空计对真空腔室的真空度进行实时监测。
30.本实用新型公开的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备具体工作过程如下：
31.步骤一、在各磁控溅射装置中分别装配所需要的靶材的种类。
32.步骤二、在多边形镀膜滚筒内均匀放置目标粒径的微纳米粉体。
33.步骤三、密闭真空腔室，开启抽真空装置，抽出真空腔室中的空气，打开气瓶和进气阀门，使气瓶中的氩气进入真空腔室，控制氩气的进出流量，维持真空腔室中镀膜工艺所需的真空度，形成氩气低真空度环境。
34.步骤四、启动与多边形镀膜滚筒连接的电机，控制多边形镀膜滚筒往复摆动或者
转动，再打开加热器和超声波震动器，使微纳米粉体翻滚震动而分散。
35.步骤五、开启磁控溅射电源，控制所需的电流、电压大小及镀膜时间，进行微纳米粉体镀膜，若需要更换靶材，则转动相应磁控溅射装置朝下，再继续启动进行镀膜。
36.步骤五、镀膜完成后，关闭抽真空系统，待压强恢复至常压打开真空腔室，取出镀膜后的微纳米粉体。
37.在所述步骤一中，靶材的结构为片状，靶材的材质可以选择金属靶材、合金靶材、陶瓷靶材中的一种或多种。其中金属靶材包括镍靶、钛靶、锌靶、铬靶、镁靶、铌靶、锡靶、铝靶、铟靶、铁靶、锆铝靶、钛铝靶、锆靶、铝硅靶、铜靶钽靶、锗靶、银靶、钴靶、金靶、钆靶、镧靶、钇靶、铈靶、钨靶、不锈钢靶、镍铬靶、铪靶、钼靶、铁镍靶、钨靶等，合金靶材包括镍铬合金靶、镍钒合金靶、铝硅合金靶、镍铜合金靶、钛铝合金、镍钒合金靶、硼铁合金靶、硅铁合金靶等，陶瓷靶材包括ito靶、azo靶、氧化镁靶、氧化铁靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化钛靶、氧化铬靶、氧化锌靶、硫化锌靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化铈靶、二氧化锆靶、五氧化二铌靶、二氧化钛靶、二氧化锆靶、二氧化铪靶、二硼化钛靶、二硼化锆靶、三氧化钨靶、三氧化二铝靶五氧化二钽、五氧化二铌靶、氟化镁靶、氟化钇靶、硒化锌靶、氮化铝靶，氮化硅靶、氮化硼靶、氮化钛靶、碳化硅靶、氧化镍靶等。
38.综上所述，本实施例的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，通过滚动的方式对微纳米粉体进行分散，避免粉体成团，提高粉体表面镀膜均匀性；通过在转动支架上设置多个磁控溅射装置，在滚动镀膜的同时可以更换不同靶材，实现多层镀膜。
39.上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
40.同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
41.另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
42.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，包括真空腔室(1)、设置在真空腔室中的磁控溅射装置(2)以及与真空腔室连接的真空系统(3)，其特征在于：还包括设置在真空腔室(1)中的多边形镀膜滚筒(4)和转动支架(5)，所述多边形镀膜滚筒(4)和转动支架(5)均与真空腔室(1)内壁转动连接，还包括电机，所述多边形镀膜滚筒(4)和转动支架(5)分别通过电机驱动转动，所述转动支架(5)设置在多边形镀膜滚筒(4)内部,多个所述磁控溅射装置(2)安装在转动支架(5)上，各所述磁控溅射装置(2)的溅射侧均朝向多边形镀膜滚筒(4)。2.根据权利要求1所述的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，其特征在于：所述多边形镀膜滚筒(4)的外侧安装有加热器和超声波震动器。3.根据权利要求2所述的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，其特征在于：所述磁控溅射装置(2)包括冷却水管路(201)、磁控溅射电源(202)、固定板(203)、屏蔽罩(204)和靶材(205)，所述磁控溅射电源(202)连接靶材(205)，所述冷却水管路(201)与靶材(205)接触，所述屏蔽罩(204)安装在靶材(205)上，所述屏蔽罩(204)在磁控溅射装置(2)的溅射侧设有开口。4.根据权利要求3所述的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，其特征在于：所述真空系统(3)包括抽真空装置(301)、进气装置(302)和真空检测装置(303)。5.根据权利要求4所述的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，其特征在于：所述抽真空装置(301)包括通过真空抽气管道依次连接的分子泵(301-1)、扩散泵(301-2)和旋片泵(301-3)，所述真空抽气管道上设置有抽真空阀门(301-4)。6.根据权利要求5所述的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，其特征在于：所述进气装置(302)包括通过气体管路连接的气瓶(302-2)，所述气体管路上设置有进气阀门(302-1)。7.根据权利要求6所述的半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，其特征在于：所述真空检测装置(303)包括连接在真空腔室一侧的真空规管和真空计。

技术总结
本实用新型公开了一种半导体器件用微纳米粉体镀膜设备，包括真空腔室、设置在真空腔室中的磁控溅射装置以及与真空腔室连接的真空系统，还包括设置在真空腔室中的多边形镀膜滚筒和转动支架，所述多边形镀膜滚筒和转动支架均与真空腔室内壁转动连接，还包括电机，所述多边形镀膜滚筒和转动支架分别通过电机驱动转动，所述转动支架设置在多边形镀膜滚筒内部,多个所述磁控溅射装置安装在转动支架上，各所述磁控溅射装置的溅射侧均朝向多边形镀膜滚筒。本申请的镀膜设备，通过滚动的方式对微纳米粉体进行分散，避免粉体成团，提高粉体表面镀膜均匀性；通过在转动支架上设置多个磁控溅射装置，在滚动镀膜的同时便于更换不同靶材，实现多层镀膜。实现多层镀膜。实现多层镀膜。


技术研发人员：刘雄飞 魏秋平 蒋韬 罗立珍 李俊 施应磊 汤博宇 周强胜 黄开塘
受保护的技术使用者：湖南辰皓真空科技有限公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/8/17