[实用新型]一种衬底冷却装置及带有该装置的电子束蒸镀装置

说明书

技术领域

本实用新型属于真空电子束蒸镀设备技术领域，具体提供一种衬底冷却装置及带有该装置的电子束蒸镀装置。本实用新型应用于防止剥离工艺（Lift-off）中衬底所形成的光刻胶图案因温度升高而导致的图案尺寸变化、变形甚至熔胶现象的发生，以控制lift-off工艺中真空镀膜的图案尺寸精度。

背景技术

剥离技术（Lift-off）是一种制作微细金属图形的工艺，在微米、亚微米甚至纳米尺度范围内是一种有生命力和有价值的技术。剥离技术的基本顺序是首先在洁净的晶片表面上涂上一层或多层光刻掩膜层，进行曝光、烘烤、显影、后烘烤等不同工艺处理后在基片上得到呈倒“八”字形光刻胶侧剖面几何图形，然后通过蒸发等方法，在基片表面获得不连续的金属层，最后剥离掉掩膜层及其上金属层，而与基片紧密接触的金属电极图形保留了下来。其剥离流程如图1所示。

电子束蒸发设备结构简单，成本低廉，蒸发方向性好，聚焦的电子束加热温度很高，可以蒸发高熔点材料，比如金、铂、钨、钯、氧化锆等，其镀膜质量纯度高，是一种应用于Lift-off工艺制备金属图案的主要方法。

现有的电子束蒸发镀膜技术的缺点在于没有控制衬底温度的装置，采用Lift-off工艺制备金属图形时，由于电子束加热蒸发材料产生的热量在真空腔室累积，很难导出真空腔体外部，导致带有光刻胶图形的衬底被加热，温度升高，使得高分子材料的光刻胶发生热胀甚至熔化，导致光刻胶图案尺寸失真。尤其对于亚微米甚至纳米尺度下的图形，衬底温度升高导致光刻胶热胀，使得光刻胶图形尺寸失真现象更为严重，从而使得Lift-Off工艺失败。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有电子束蒸镀设备中衬底温度升高，使得lift-off工艺中的光刻胶发生热胀而导致的图形失真问题，提供一种衬底冷却装置及带有该装置的电子束蒸镀装置，以达到控制衬底温度，使衬底上的光刻胶图案在蒸发镀膜过程中能够保持在较低的温度，避免光刻胶因受热膨胀而导致图案尺寸发生变化，使制备的金属图形尺寸精度得以控制。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的目的之一在于提供一种衬底冷却装置，所述装置从上至下依次包括驱动马达、传动杆、磁驱动部件及衬底固定盘架；所述磁驱动部件与衬底固定盘架之间设有冷却密封部件，所述磁驱动部件通过转动杆连接衬底固定盘架。

本实用新型所述衬底冷却装置的各部件间的连接方式可由本领域技术人员根据现有技术获知。本实用新型所述的磁驱动部件可通过转动杆带动衬底固定盘架旋转。

工作时，光刻后的衬底通过夹具安装在衬底固定盘架上，固定于转动杆上。驱动马达通过传动杆使得磁驱动部件转动，磁驱动部件的转动带动转动杆转动，从而使得衬底固定盘架上的衬底转动。在实际应用中，衬底固定盘架与冷却密封部件隔开一定距离（一般为2mm），转动杆的转动带动衬底固定盘架旋转，通过冷却密封部件将衬底温度控制在20±3℃，同时可以获得更均匀的金属薄膜。

本实用新型所述的磁驱动部件由外磁驱动转子及套装于外磁驱动转子内部的内磁驱动转子组成；所述内磁驱动转子通过转动杆连接衬底固定盘架。外磁驱动转子由驱动马达通过传动杆带动旋转，然后由磁力传动带动内磁驱动转子转动，从而使得固定于转动杆上的衬底固定盘架旋转。所述外磁驱动转子包括外磁铁，内磁驱动转子包括内磁铁。

本实用新型所述外磁驱动转子与内磁驱动转子间设有真空密封盖；所述真空密封盖与冷却密封部件之间设有第一真空密封O圈。真空密封盖将外磁驱动转子以及内磁驱动转子隔离开来，使得真空腔室与外界大气隔绝开来，避免了马达传动杆直接进入真空腔室，从而使得真空腔室保持高真空。第一真空密封O圈能够增强真空密封盖与冷却密封部件间的密封性，从而更好地使真空腔室与外界隔绝。

本实用新型所述冷却密封部件包括冷却密封腔，所述冷却密封腔侧壁上设有冷却液进口和冷却液出口。本实用新型所述冷却密封腔内也可根据需要设置加强肋板，在加强肋板上设置多个冷却液通孔。冷却液从冷却液进口进入冷却密封腔，从加强肋板上的通孔流向冷却液出口，在流动过程中对衬底进行冷却，避免光刻胶因受热膨胀而导致图案尺寸发生变化。

本实用新型的冷却密封腔最优选的设计形式为：