一種採用磁控濺射製備薄膜的方法
2023-07-07 06:30:41 3
專利名稱：：一種採用磁控濺射製備薄膜的方法
技術領域：
：本發明涉及薄膜的製備方法。
背景技術：
：現有的薄膜製備技術中的磁控濺射薄膜製備裝置，可以實現金屬、非金屬單質及化合物等鍍膜，但是在現有的平面磁控濺射裝置所製備出的薄膜面積一般較磁控濺射靶面積小，均勻性較差，具體體現在由於現有磁控濺射設備所產生的等離子密度不均勻，所濺射的靶材粒子分布不均勻，一般靶材中間部分輝光區的粒子密度較高，所以成膜時，中間部分較厚，邊緣較薄，而薄膜中間較厚的均勻區域的面積較靶材的尺寸小得多；為了製備出大面積的均勻薄膜，就要把中間均勻部分儘量做大，通常的方法是需要將靶的尺寸做得很大，由於耙材的尺寸越大，利用率往往越低，從而造成靶材的極大浪費。
發明內容本發明為了解決現有平面磁控濺射裝置所濺射出的薄膜面積較磁控靶面積小，均勻性較差，靶材浪費嚴重的問題，提供了一種採用磁控濺射製備薄膜的方法，解決上述問題的具體技術方案如下本發明採用磁控濺射沉積製備薄膜的方法，該方法的步驟如下-步驟一、選用所需鍍膜材料作為靶材，並將襯底置於旋轉加熱臺上，該加熱臺位於真空倉內；步驟二、將真空倉密封，通過真空獲得系統，將真空倉內抽成真空，當真空度達到1.0X10—'9.9X1(T帕時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為35帕時，啟動電離電源，對襯底表面進行電離清洗，電離清洗35分鐘；步驟三、電離清洗結束後，啟動加熱燈組，加熱到沉積薄膜所需要的溫度，加熱至25750°C，並且保溫10分鐘1小時；步驟四、向真空倉內通入啟輝氣體，當真空倉內氣體壓強在35帕時啟輝，施加濺射功率，濺射功率為50400瓦，預濺射310分鐘；氣體流量控制在10sccm90sccm，真空倉內氣體壓強降至0.12帕，在襯底上施加0600伏的負偏壓，移開擋板；步驟五、採用步進電機來連續控制旋轉加熱臺的轉速，轉速控制在15轉/分鐘內變化，同時用另一步進電機來控制加熱臺上方靶的運行軌跡，靶沿著加熱臺圓心向外圓以步長為25mm的間歇運動來控制向襯底表面鍍膜；步驟六、步驟五完成後，關閉電源，待真空倉內(沉積室)溫度降至室溫時即製得本發明的薄膜。本發明解決了現有靶的尺寸和所沉積的薄膜尺寸之間的矛盾，即改變了現有的只有用大靶才能製備大面積薄膜的現狀，用小靶一樣能沉積出均勻性良好的大尺寸的薄膜，同時提高了靶材的利用率。靶材尺寸遠遠小於所要沉積的均勻薄膜尺寸；與現有的磁控濺射方法相比，膜厚易於控制，而且薄膜的均勻度高，均勻性滿足行業一般要求(行業的一般要求是不均勻度小於10%)具體實施例方式具體實施方式一本實施方式的方法的步驟如下步驟一、以Si(矽)為襯底和Ge(鍺)為靶材，靶材直徑為49mm，靶材厚度為3mm，並將襯底置於旋轉加熱臺上，該加熱臺位於真空倉內；步驟二、將真空倉密封，通過真空獲得系統，將真空倉內抽成真空，當真空倉內真空度達到1.0X10—A9.9X10l白時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為35帕時，啟動電離電源，對Si襯底表面進行電離清洗，電離清洗35分鐘；步驟三、電離清洗結束後，啟動加熱燈組，加熱到沉積薄膜所需要的溫度，加熱至25750。C，並且保溫10分鐘1小時；步驟四、向真空倉內通入啟輝氣體，當氣體壓強達到35帕時啟輝，施加濺射功率，濺射功率為50400瓦，進行預濺射310分鐘，氣體流量控制在10sccm90sccm，真空倉內氣體壓強降至0.12帕，在襯底上施加0600伏的負偏壓，移開擋板；步驟五、採用步進電機來連續控制旋轉加熱臺的轉速，轉速控制在15轉/分鐘內變化，同時用另一步進電機來控制加熱臺上方靶的運行軌跡，耙沿著加熱臺圓心向外圓以步長為25mm的間歇運動來控制向襯底表面鍍膜(鍍膜時間根據薄膜的面積和厚度來確定)；通過上述兩臺電機的運動過程來控制鍍膜的均勻性。步驟六、步驟五完成後，關閉所有電源，待真空倉內(沉積室)溫度降至室溫時即製得本發明的薄膜。具體實施方式二本實施方式與具體實施方式一的不同點在於以製備直徑為300mm、厚度為168nm的圓形平面薄膜為例，步驟二當真空倉內壓強為7.5X10—4帕時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為3帕時，電離清洗5分鐘；步驟三加熱到20(TC保溫30分鐘；步驟四流量設為60sccm，同時關小閘板閥，待真空室氣壓為3帕時，打開射頻電源啟輝，濺射功率為80瓦，預濺射5分鐘後，調節真空室壓強為0.7帕，設定耙的鍍膜起始點為加熱臺圓心，鍍膜靶控制參數為2.0，2.0，2.1，2.4，2.8，2.9來控制加熱臺的轉數與靶的位置後，在襯底上加300伏的負偏壓，移開擋板，開始鍍膜，鍍膜時間為46分29秒(見表一)。其它步驟與具體實施方式一相同。經測製得的薄膜厚約為166mn，與所設計厚度誤差為1.2%，膜厚不均勻度小於8.5%，滿足膜厚不均勻度小於10%的行業一般要求。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一的不同點在於製備直徑為300mm、厚度為121nm圓形平面和薄膜為例，步驟二當真空倉內壓強為1.5X1(T帕時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為4帕時，電離清洗4分鐘；步驟三加熱到50。C保溫50分鐘；步驟四流量設為20sccm，同時關小閘板閥，待真空室氣壓為4帕時，打開射頻電源啟輝，濺射功率為200瓦，預濺射4分鐘後，調節真空室壓強為0.5帕，設定靶的鍍膜起始點為加熱臺圓心，鍍膜控制參數1.0，1.0，1.1，1.2，1.4，1.45來控制加熱臺的轉數與耙的位置後，在襯底上加50伏的負偏壓，移開擋板，開始鍍膜，鍍膜時間為18分46秒。其它步驟與具體實施方式一相同。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一的不同點在於製備直徑為160mm、厚度為122nm薄的圓形平面薄膜為例，步驟二當真空倉內壓強為8.5X10—4帕時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為5帕時，電離清洗3分鐘；步驟三加熱到70(TC保溫20分鐘；步驟四流量設為80sccm，同時關小閘板閥，待真空室氣壓為1帕時，打開射頻電源啟輝，濺射功率為80瓦，預濺射5分鐘後，調節真空室壓強為1帕，設定靶的鍍膜起始點為，鍍膜控制參數1.33，1.2,1.4，1.6,1.87，O控制加熱臺的轉數與靶的位置後，在襯底上加450伏的負偏壓，開始鍍膜，鍍膜時間為10分15秒。其它步驟與具體實施方式一相同。表一、是製備直徑為300mm、厚度為168nm的圓形平面薄膜靶的運行軌跡及鍍膜時間數據控tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1、一種採用磁控濺射沉積製備薄膜的方法，其特徵在於該方法的步驟如下步驟一、選用需鍍膜材料作為靶材，並將襯底置於旋轉加熱臺上，該加熱臺位於真空倉內；步驟二、將真空倉密封，通過真空獲得系統，將真空倉內抽成真空，當真空倉內真空度達到9.9×10-4～1.0×10-4帕時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為3～5帕時，啟動電離電源，對襯底表面進行電離清洗，電離清洗3～5分鐘；步驟三、電離清洗結束後，啟動加熱燈組，加熱到沉積薄膜所需要的溫度，加熱至25～750℃，並且保溫10分鐘～1小時；步驟四、向真空倉內通入啟輝氣體，當真空倉內氣體壓強在3～5帕時啟輝，施加濺射功率，濺射功率為50～400瓦，進行預濺射3～10分鐘，氣體流量控制在10sccm～90sccm，真空倉內氣體壓強降至0.1～2帕，在襯底上加0～600伏的負偏壓，移開擋板；步驟五、採用步進電機來連續控制旋轉加熱臺的轉速，轉速控制在15轉/分鐘內變化，同時用另一步進電機來控制加熱臺上方靶的運行軌跡，靶沿著加熱臺圓心向外圓以步長為2～5mm的間歇運動來控制向襯底表面鍍膜；步驟六、步驟五完成後，關閉電源，待真空倉內溫度降至室溫時即製得本發明的薄膜。2、根據權利要求1所述的一種採用磁控濺射沉積製備薄膜的方法，其特徵在於製備直徑為300mm、厚度為168nm的圓形平面薄膜，步驟二當真空倉內壓強為7.5X10—4帕時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為3帕時，電離清洗5分鐘；步驟三加熱到200。C保溫30分鐘；步驟四流量設為60sccm，同時關小閘板閥，待真空室氣壓為3帕時，打開射頻電源啟輝，濺射功率為80瓦，預濺射5分鐘後，調節真空室壓強為0.7帕，設定靶的鍍膜控制參數2.0，2.0，2.1，2.4，2.8，2.9來控制加熱臺的轉數與靶的位置後，在襯底上加300伏的負偏壓，移開擋板；步驟五開始鍍膜，鍍膜時間為46分29秒後，關閉所有電源，待真空室恢復到室溫後，打開真空倉，製得本發明的薄膜。3、根據權利要求1所述的一種採用磁控濺射沉積製備薄膜的方法，其特徵在於製備直徑為300mm、厚度為121nm圓形平面和薄膜，步驟二當真空倉內壓強為1.5X10—4帕時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為4帕時，電離清洗4分鐘；步驟三加熱到5(TC保溫50分鐘；步驟四流量設為20sccm，同時關小閘板閥，待真空室氣壓為4帕時，打開射頻電源啟輝，濺射功率為200瓦，預濺射4分鐘後，調節真空室壓強為0.5帕，設定靶的鍍膜控制參數1.0，1.0，1.1，1.4，1.45來控制加熱臺的轉數與靶的位置後，在襯底上加50伏的負偏壓，移開擋板；步驟五開始鍍膜，鍍膜時間為18分46秒後，關閉所有電源，待真空室恢復到室溫後，打開真空倉，製得本發明的薄膜。4、根據權利要求1所述的一種採用磁控濺射沉積製備薄膜的方法，其特徵在於製備直徑為160mm、厚度為122nm薄的圓形平面薄膜，步驟二當真空倉內壓強為8.5X1(T帕時，通入Ar氣，當真空倉內壓強為5帕時，電離清洗3分鐘；步驟三加熱到70(TC保溫20分鐘；步驟四流量設為80sccm，同時關小閘板閥，待真空室氣壓為l帕時，打開射頻電源啟輝，濺射功率為80瓦，預濺射5分鐘後，調節真空室壓強為1帕，設定靶的鍍膜控制參數1.33，1.2，1.4，1.6，1.87，O控制加熱臺的轉數與靶的位置後，在襯底上加450伏的負偏壓，移開擋板；步驟五開始鍍膜，鍍膜時間為IO分15秒後，關閉所有電源，待真空室恢復到室溫後，打開真空倉，製得本發明的薄膜。全文摘要一種採用磁控濺射沉積製備薄膜的方法，它涉及薄膜的製備方法。它解決了現有濺射出的薄膜面積較磁控靶面積小、均勻性較差和靶材的利用率低的問題。本發明的方法為一，選用靶材，並將襯底置於旋轉加熱臺上；二，將加熱臺用真空倉密封，抽真空，通入Ar氣，電離清洗；三，啟動加熱燈組，加熱到沉積薄膜所需要的溫度並保溫；四，向真空倉內通入啟輝氣體，施加濺射功率，控制氣體流量，在襯底上加負偏壓，移開擋板，開始向襯底表面鍍膜；五，採用兩臺步進電機分別控制旋轉加熱臺和靶的運行軌跡來控制鍍膜；六，待真空倉內溫度降至室溫時即製得薄膜。本發明改變了現有的只能用大靶才能製備大面積薄膜的現狀，膜厚易於控制，而且薄膜的均勻度高。文檔編號C23C14/54GK101100739SQ20071007259公開日2008年1月9日申請日期2007年8月2日優先權日2007年8月2日發明者姜春竹,朱嘉琦,軍梁,瀟韓申請人:哈爾濱工業大學