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82号

项目名称：基于高功率射频感应耦合离子源的复合高离化脉冲离子镀膜装备研发及应用

第一完成人所在单位：中山凯旋真空科技股份有限公司

【项目/展品简介】

本项目开发了基于高功率射频感应耦合离子源的复合高离化脉冲离子镀膜技术，为消费类电子产业提供适合大规模生产的高端精密镀膜设备，解决了手机后盖色差等问题，提高了产量和良率，满足了当前消费类电子产业的需求。项目的实施提高了企业的盈利能力和精密加工能力，实现了自主核心知识产权，减少了对国外设备和技术的依赖，具有重要意义。项目的主要科技创新包括采用射频感应耦合盘型天线解决等离子体均匀性问题的大尺寸矩形离子源、无油机械手开发，以及利用磁流体密封实现高稳定性的高负荷高速旋转基台。同时，开发适用于车载大屏的反应溅射镀膜设备和特殊波段膜系，并构建了全自动化工控系统，实现自动检测、对位和工艺编辑功能，为半导体制造和车载显示技术领域带来重要突破。项目设备已经完成销售和交付，取得了显著的经济效益。项目的实施增加了就业岗位，积累了泛半导体设备开发经验。此外，通过开发国产光学磁控溅射镀膜设备，替代国外产品，促使国际同类设备价格下降，提高了国内行业的竞争力。与供应商的技术合作也推动了国内供应链的健康发展。此外，项目获得了2021年及2022年的广东省真空科技进步二等奖。

【主要技术创新】

1、设计制造了大尺寸矩形离子源，采用射频感应耦合盘型天线（580mm×380mm），通过浮动阳极、源基距计算，解决了等离子体均匀性问题。通过不同匹配网络的调节，实现最大化的功率输出，输入功率5kW，射频源反射功率≤50W（或≤1%的入射功率），达到整体阻抗匹配。该离子源已实现在量产镀膜机型上的应用，为未来在泛半导体设备大规模应用奠定基础。

2、设计制造了真空状态下无油机械手，解决了真空环境油污染问题。引入互锁腔设计，可保持在连续量产过程中工艺腔的溅射阴极靶材不暴露大气，实现工艺稳定。结合自动控制系统，可实现6.3分钟自动装载并完成互锁，20分钟左右自动换片，有效提高量产节拍和效率。

3、通过受力模拟分析、确定机械结构，设计并制造了大直径（φ1500×H480）旋转基台，使用磁流体密封代替传统密封圈结构。在高转速、高负荷工况下的整体结构的稳定性和耐久性得到了实测检验。利用基台高速旋转特性，将溅射源与离子源分布布置，实现反应气体和溅射气体分离。在初代机型的基础上，优化设计了更大尺寸（φ1500×H1200）、更高负荷（300kg）、更高转速（120rpm）的旋转机台。

4、开发了适用于车载大屏的国产反应溅射镀膜设备，其中包括KOSS1605有效镀膜面积2.2m2和KOSS1612有效镀膜面积5m2的设备。同时，自主设计开发了人脸识别及车载雷达镜头用氢化非晶硅a-Si:H等膜系，其中用于车载雷达领域的氢化非晶硅膜已授权专利， 极限可以做到带宽850nm～1100nm中任意50nm有效区域入射光0°到30°整体反射率≤0.5%，透过率大于等于97.5%。

5、基于离子源、溅射源和智能装载式真空互锁腔及真空机械手等技术，自主开发了全自动化工控系统。采用C++作为开发语言，QT作为图形框架，MYSQL作为数据库系统，采用智能算法。实现装载系统的自动检测和自动对位，实现以材料库和膜系库为基础的工艺编辑功能。当溅射速率发生变化时，只需单独调整某种材料的溅射速率，不需调整膜系中的每层参数，实现自动化工艺控制。

【社会效益】

通过开发国产光学磁控溅射镀膜设备，解决“卡脖子”的问题，逐步替代了国外产品，同时促使国际同类设备价格下降了30%以上，使国内产业更具竞争力。

在供应商培养方面，与上海晶普等公司的技术合作，不断改进旋转溅射阴极性能，已经使其技术性能接近国际同类产品水平。与北京吉兆源的合作使国产射频匹配器应用于国产机台，未来还可扩展到ALD、PECVD等领域，促进了国内供应链的健康发展。

2021年成功获批中山市先进PVD（凯旋）工程实验室建设项目，构建了开放的PVD技术平台，为企业提供膜系设计、膜系工艺开发和膜系检测服务，提升了珠三角地区的真空薄膜沉积技术水平，为企业和产业链的发展提供了支持。

为了加快产能建设，凯旋真空直接投资了近1亿元，建设了2万余平方米的高端厂房，并引进了高精度设备加工设备，填补了珠三角半导体设备精密加工的空白。这不仅创造了就业机会，还积累了泛半导体设备开发经验，为省重点领域研发计划的成功申请打下了坚实的技术基础。

通过项目实施，凯旋真空已经增加了二十余个就业岗位，积累了泛半导体设备开发经验，为未来的技术攻关和市场拓展奠定了基础。