[实用新型]高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在二氧化碳环境中旋涂制膜设备，特别是涉及一种高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统。

背景技术

微电子机械系统(MEMS)是近年来迅速发展起来的一项高新技术，它是指用微细加工技术制作的微型电子机械器件、装置与系统。在MEMS加工工艺中，需要经常生长各种性能的薄膜，传统的薄膜制备都是借用集成电路(IC)制造工艺，如物理法的溅射、蒸发，化学法的气象淀积、外延生长等。利用这些方法可以制备各种性能的薄膜，然而，针对MEMS器件的特殊性，对薄膜的应力要求，膜厚要求都非常特殊，所以需要专门针对这些问题提出一种新型的多用制膜设备。

实用新型内容

为了精确制备各种MEMS结构中的薄膜，本实用新型提出了一种多用制膜系统。针对MEMS结构对薄膜的特殊要求，本系统利用二氧化碳超临界流体的特殊性能，以及对压力和转速同时控制，实现薄膜应力和膜厚的精确控制。

所述技术方案如下：

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，其特征在于，所述系统包括成膜腔，在所述成膜腔内设置有真空吸盘，所述真空吸盘与旋转马达的转子相连接；在所述成膜腔内部还设置有加热装置；所述成膜腔通过管路分别与外部二氧化碳钢瓶、反应气体钢瓶以及成膜液体罐相连通；此外，所述成膜腔还连接有与外部连通的排气管。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，所述加热装置为电阻丝加热装置，所述电阻丝加热装置包括一段电阻丝以及反射透镜。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，在所述成膜腔内设置有温度传感器。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，在所述成膜腔内设置有压力传感器。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，所述旋转马达连接有转速显示表。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，在所述成膜腔外部设置有温控腔，所述温控腔将成膜腔和旋转马达封装在内。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，在所述温控腔内设置有水循环冷却装置。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，在所述成膜腔外壁设置有可视窗。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，所述可视窗为蓝宝石可视窗。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：本实用新型提出的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统，解决了薄膜生长过程中残余应力问题，同时膜厚可以通过压力和转速精确控制，从而解决了MEMS制膜工艺的一个关键难题，推动MEMS技术的迅速发展。

此外，本实用新型的特点是利用二氧化碳超临界流体技术，通过压力和转速的控制，生长各种性能的薄膜，比传统的CVD成膜设备更简单，工艺条件易实现。该设备的研制与推广将对MEMS成膜技术的发展具有巨大的推动作用。

附图说明

图1是本实用新型提出的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型的核心结构为密封的成膜腔13。在成膜腔13内部设置有真空吸盘8，用于放置硅片。真空吸盘8被密封在成膜腔13内，腔内压力范围为0.1MPa至10MPa。为了准确测量和控制成膜腔13内的压力，在成膜腔13内设置压力传感器9，以便于及时调整成膜腔内的压力大小。此外，在成膜腔13的外壁还设置有排气管6，以便将多余气体排出。

对真空吸盘8的加热采用带有反射透镜聚焦的加热装置4，较简便的方式是采用电阻丝加热，并在电阻丝加热装置外设置反射透镜，使热量集中，其加热温度可以达到800℃。本实用新型在成膜腔13内还设置了温度传感器10，可以随时监控腔内的温度，并做出及时调整。

真空吸盘8的下部与旋转马达7的转子相连接，作为驱动部件。旋转马达7转动可以直接带动真空吸盘8在成膜腔内13高速转动，其转速可在0rpm至5000rpm之间精确控制。为精确控制马达转速，设置与旋转马达7转子连接的转速显示表11。

本实用新型的高压二氧化碳超临界旋涂成膜系统的作业中需要利用到二氧化碳气体、反应气体以及成膜材料液体，上述物质分别通过耐高压、高温的管线通入密封的成膜腔内。在成膜腔外部分别设置有二氧化碳钢瓶1、反应气体钢瓶2以及成膜液体罐5。其中，成膜液体罐5的出口要对准真空吸盘8。