[发明专利]一种可移动式紧凑型超高真空镀膜系统及对接方法

说明书

本发明公开了一种可移动式紧凑型超高真空镀膜系统及对接方法，包括分子束外延系统主体、不间断电源、移动车架和涡旋式干泵，移动车架上设涡旋式干泵、控制器和连接控制器的不间断电源，分子束外延系统主体设在移动车架顶部，并与涡旋式干泵连通；分子束外延系统主体包括一个真空腔体和连通在真空腔体下方侧壁的分子泵和小型溅射离子泵，依次连通在真空腔体上方侧壁的反射式高能电子衍射仪的电子枪、玻璃观察窗、传样杆、观察屏和用于连接晶体振荡仪的接口；在真空腔体的底壁和小型溅射离子泵上方两侧分别设有分子束蒸发源及接口；在真空腔体上下侧壁设有手阀和支架。该系统能够在不破坏真空的情况下短距离移动，为处于不同地点的超高真空表征系统提供样品。

技术领域

本发明属于半导体、金属、氧化物镀膜领域，具体涉及一种可移动式紧凑型超高真空镀膜系统及对接方法。

背景技术

超高真空镀膜技术指的是压强小于10^-8Pa的真空镀膜技术，其中分子束外延镀膜技术是其主要组成之一。分子束外延技术(Molecular Beam Epitaxy,MBE)是一种利用分子束(或原子束)在单晶衬底表面生长单晶层的真空镀膜技术。它的技术特点是：1)以真空蒸发为气相沉积物质的来源；2)生长空间本底真空达到超高真空级别(压强小于10^-8Pa量级)；3)对基片温度和沉积速率等主要工艺参数精确控制；4)对膜层的生长厚度调控达到亚单原子层的精度；5)膜层组分和掺杂浓度可由蒸发源精确调整；6)对薄膜生长情况具有实时原位的测试表征手段。自其发明以来，这种技术已被广泛应用于半导体领域，尤其在制备与光电子技术密切相关的Ⅲ-V族半导体及其超晶格方面取得巨大成功。

分子束外延系统是为实现分子束外延技术的设备，它属于超高真空设备的一种，主要由包含获得和维持设备的真空腔室，以及真空腔体内的分子束蒸发源、基片支座及送片机构、原位生长速率表征等组成。分子束外延系统作为一种样品制备系统，为实现同一样品的多种表面物理特性的原位表征，一般需要与其他各种超高真空样品表征系统的互联，比如扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、角分辨光电子能谱仪(ARPES)、光电发射电子显微镜(PEEM)等。并且，常常由于造价的考虑和场地的限制，以上多种超高真空表征系统一般位于不同的实验室。常规的分子束外延系统一般结构复杂、造价高昂，且不可移动。因此，在保持核心功能的前提下提高分子束外延系统的轻量化，实现移动性及与多种已有超高真空设备对接的能力，是当前分子束外延系统发展的一个方向。

此外，由于我国在半导体技术相关领域一直以来受到西方国家的封锁，国外商业精密分子束外延系统对中国禁运。因此设计制造具有自主知识产权的新型分子束外延系统不但有当前迫切的需求，而且有助于我国在半导体技术相关领域的突破。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种可移动式紧凑型多用途超高真空镀膜系统，它具有可移动、结构紧凑、并与多种超高真空系统实现对接、易于操作和维修等特点，以至少部分解决以上所提出的技术问题。在保有分子束外延系统核心功能的基础上，压缩系统的体积与重量，并提供小型溅射离子泵的电池供电选项，使得该系统在维持超高真空的情况下完成短距离移动并与目标系统互联。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种可移动式紧凑型超高真空镀膜系统，包括分子束外延主体、不间断电源、移动车架和涡旋式干泵，移动车架上设涡旋式干泵、控制器和连接控制器的不间断电源，分子束外延主体设在移动车架顶部，并与涡旋式干泵连通；

所述分子束外延主体包括一个真空腔体和连通在真空腔体下方侧壁的分子泵和小型溅射离子泵，依次连通在真空腔体上方侧壁的反射式高能电子衍射仪的电子枪、玻璃观察窗、传样杆、观察屏和用于连接晶体振荡仪的接口；在真空腔体的底壁和小型溅射离子泵上方两侧分别设有分子束蒸发源及接口；在真空腔体上下侧壁设有手阀和支架。