專(zhuān)利名稱(chēng)：基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及國(guó)際分類(lèi)C23C濺射法的一般鍍覆技術(shù)及設(shè)備，尤其是基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，幾乎任何材料都可以通過(guò)真空鍍膜工藝涂覆到其他材料的表面上，這就為真空鍍膜技術(shù)在各種工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用開(kāi)辟了更加廣闊的前景。在材料表面上，鍍上一層薄膜，就能使該種材料具有許多新的物理和化學(xué)性能。真空鍍膜法是一種新的鍍膜工藝，由于薄膜制備工藝是在真空條件下進(jìn)行的，故稱(chēng)真空鍍膜法。真空下制備薄膜，環(huán)境清潔，膜不易受污染，可獲得致密性好、純度高、膜厚均勻的涂層。膜與基體附著強(qiáng)度好，膜層牢固。 真空離子鍍的種類(lèi)是多種多樣的，由于不同類(lèi)型的離子鍍方法采用不同的真空鍍，鍍料氣化采用不同的加熱蒸發(fā)方式，蒸發(fā)粒子及反應(yīng)氣體采用不同的電離及激發(fā)方式等，具體可分為氣體放電等離子體離子鍍、射頻放電離子鍍、空心陰極放電離子鍍、多孤離子鍍，即陰極電弧離子鍍。其中，磁控濺射離子鍍是電子在電場(chǎng)有作用下加速飛向基體的過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基體，氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子或分沉積在基體上成膜；二次電子在加速飛向基體的過(guò)程中受到磁場(chǎng)洛侖磁力的影響，被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高，二次電子在磁場(chǎng)的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動(dòng)，該電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長(zhǎng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材，經(jīng)過(guò)多次碰撞后電子的能量逐漸降低，擺脫磁力線的束縛和延長(zhǎng)電子的運(yùn)動(dòng)路徑，改變電子的運(yùn)動(dòng)方向，提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。濺射是熱蒸發(fā)和彈性碰撞的綜合過(guò)程。由于氣體正離子轟擊陰極靶，使靶表面受轟擊的部位產(chǎn)生局部高溫區(qū)，該區(qū)靶材達(dá)到了蒸發(fā)溫度而產(chǎn)生蒸發(fā)，濺射速率是靶材升華熱和轟擊離子能量的函數(shù)，逸出的靶材原子將呈現(xiàn)正弦分布。當(dāng)氣體正離子轟擊陰極靶時(shí)，直接將其能量傳給靶表面上某個(gè)原子或分子， 使該原子或分子脫離附近其它原子或分子的束縛而從靶表面彈射出來(lái)。如果轟擊離子的能量不足，則只能發(fā)生振動(dòng)而不產(chǎn)生濺射。如果轟擊離子能量很高時(shí)，轟擊離子能量過(guò)高而發(fā)生離子注入現(xiàn)象。對(duì)于一般的濺射裝置，濺射鍍膜的形成是利用真空輝光放電，加速正離子使其轟擊靶材表面而引起的濺射現(xiàn)象，使靶材表面放出的粒子沉積到基體上而形成薄膜的。當(dāng)離子轟擊固體表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多效應(yīng)，除了靶材的中性粒子，即原子和分子，最終沉積成膜之外，其它效應(yīng)對(duì)薄膜的生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。磁控濺射就是在普通的陰極濺射基礎(chǔ)上加上相互正交的磁場(chǎng)和電場(chǎng)中，利用磁場(chǎng)的約束來(lái)改變電子在氣體放電中的運(yùn)動(dòng)方向，并束縛和延長(zhǎng)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而極大地提高電子對(duì)工作氣體分子或原子的碰撞電離幾率及更充分的利用電子的能量。因此使氣體正離子對(duì)靶材的轟擊所引起的靶原子的濺射更有效。同時(shí)，受到正交電磁場(chǎng)束縛的電子只有在其能量耗盡是才能脫離靶表面附近。這樣沉積到基體上的電子傳給基體的能量很小， 使基體的溫升較慢而且低。
目前所用的磁控濺射技術(shù)及其生產(chǎn)設(shè)備多采用平衡式的磁產(chǎn)布置形式，薄膜沉積時(shí)一般要求基體需加溫到150°C以上，限制了有些不耐高溫的基材的應(yīng)用；沉積速率不是很高；界面附著強(qiáng)度波動(dòng)性較大，對(duì)于界面附著強(qiáng)度要求很高的時(shí)候，需特別高的沉積環(huán)境溫度；對(duì)膜的性質(zhì)如高密度，針孔少，膜層較均勻等的要求沉積時(shí)，技術(shù)難度較大，工藝調(diào)控范圍窄，有的時(shí)候很難實(shí)現(xiàn)；對(duì)復(fù)雜表面的鍍敷能力難以滿(mǎn)足；對(duì)被沉積的基體的運(yùn)動(dòng)限制過(guò)多；沉積的靶材利用率較低，使磁控濺射的經(jīng)濟(jì)效益難以得到進(jìn)一步的提高 ’受到多種條件的制約，現(xiàn)在的磁控濺射生產(chǎn)線都是單通道的形式，不能實(shí)現(xiàn)同時(shí)在不同的表面上沉積不同要求的薄膜；現(xiàn)在通用的磁控濺射技術(shù)，一般只能沉積很薄的薄膜，因而應(yīng)用領(lǐng)域受到一定的限制；還不可避免出現(xiàn)背散射現(xiàn)象；大面積沉積時(shí)，薄膜的均勻性壽誕一定影響，特別是在基體的邊緣部，會(huì)出現(xiàn)薄膜厚度變化很大的情況；成膜速度比蒸發(fā)鍍膜低。例如，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文獻(xiàn)中
申請(qǐng)?zhí)?8216657 —種磁控濺射鍍膜機(jī)，它采用了與蝕刻區(qū)形狀相一致的靶面及用壓條鑲嵌的靶面安裝形式；
該類(lèi)磁控濺射鍍膜，磁體的布局直接影響濺射靶的刻蝕均勻程度和沉積膜厚均勻性， 由于其采用平衡式的磁產(chǎn)布置形式，平衡式的磁場(chǎng)分布造成不均勻的等離子密度，導(dǎo)致靶原子的不均勻?yàn)R射和不均勻的沉積，因此，存在著膜厚不均勻的問(wèn)題，由于濺射靶的不均勻?yàn)R射和基體的運(yùn)動(dòng)方式?jīng)Q定了薄膜沉積的不均勻性，同時(shí)，由于磁控濺射裝置中存在著諸如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、氣氛、靶材、基體溫度及速度、幾何結(jié)構(gòu)等參數(shù)間的相互影響，并且綜合地決定濺射薄膜的特性，因此在不同的濺射裝置上，或制備不同的薄膜時(shí)，應(yīng)該對(duì)濺射工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)選擇為宜。另外，在基本的濺射加工中，靶材被輝光放電中等離子體產(chǎn)生的高能離子轟擊，該輝光放電等離子體總是處于靶的前面，離子轟擊靶的表面同時(shí)產(chǎn)生二次電子的發(fā)射，二次電子的存在維持著濺射加工等離子體的形成，但是，這種濺射加工方法存在著低濺射率、等離子體中電離效率低和基底材料溫升過(guò)高等缺陷，在濺射加工中通過(guò)引入磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)來(lái)控制等離子體中帶電粒子，特別是電子的運(yùn)動(dòng)就可以克服這些缺陷；在傳統(tǒng)的平衡式磁控濺射中安裝的磁體使磁極間形成的閉合磁力線盡可能的接近于平行于靶的要濺射的表面，這樣二次電子的運(yùn)動(dòng)就能被嚴(yán)格的限制于靶表面的鄰近，在磁控濺射加工中傳統(tǒng)的平衡式磁控濺射中的磁場(chǎng)的布置是一個(gè)磁極被安置在靶非濺射面的中心，而另一相反的磁極則被放置在靶非濺射面的的周?chē)瑑蓚€(gè)磁極在磁場(chǎng)強(qiáng)度上幾乎相等，即，所謂的“平衡式”， 由于兩個(gè)磁極在磁場(chǎng)強(qiáng)度上幾乎相等，這樣所有兩個(gè)磁極間的磁力線就幾乎完全自我封閉，也就很少有磁力線散開(kāi)，從靶的表面延伸到基體。在平衡式磁控濺射中高密度的放電等離子體被嚴(yán)格的限制于靶的表面，高密度的等離子體的厚度基本上是分布在距靶表面左右的空間內(nèi)。薄膜沉積時(shí)，基體只有放置在該距離以?xún)?nèi)，生長(zhǎng)的薄膜才能沉浸在等離子體中， 也就可以利用等離子體中的離子的轟擊，改善薄膜結(jié)構(gòu)和提高薄膜的性能。但是如果基體距靶過(guò)近，到達(dá)基體的離子能量可能較大，轟擊薄膜也會(huì)使膜層中的內(nèi)應(yīng)力較大，從而不利于薄膜的性質(zhì)的提高。同時(shí)，靶與基體間的距離如此的近，也不可能沉積大面積的，或者是復(fù)雜的工件。然而，一旦基體的位置距離靶的表面大于，基體和沉積的薄膜就不能沉浸在等離子體中，從而很少的電子和離子能夠到達(dá)基體表面，僅有濺射出的靶的原子或分子沉積在基體表面，但是靶的原子或分子能量較低，直接沉積在基體上，膜與基體材料的結(jié)合強(qiáng)度較差，且低能量的沉積原子在基體表面遷移率低，易生成多孔粗糙的柱狀結(jié)構(gòu)的薄膜。特別是對(duì)生長(zhǎng)的薄膜的結(jié)構(gòu)、組成成分和性質(zhì)有著關(guān)鍵作用的離子流的密度和能量幾乎很小。在平衡式磁控濺射中，典型的離子電流密度一般是小于。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠顯著改善和提升現(xiàn)有磁控濺射鍍膜性能的相關(guān)技術(shù)各設(shè)備，也就是提供一種基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備。本發(fā)明的發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的靶座安裝在腔體外側(cè)，靶座內(nèi)側(cè)安裝靶材，在腔體內(nèi)有相對(duì)安裝的靶材之間的磁力線穿過(guò)，腔體內(nèi)安裝擋板機(jī)構(gòu)，腔體內(nèi)由擋板機(jī)構(gòu)分割形成的通道中在相應(yīng)靶座之間構(gòu)成閉合或非閉合磁場(chǎng)。本發(fā)明中非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式使磁極之間的磁場(chǎng)強(qiáng)度由幾乎相等而改為磁場(chǎng)強(qiáng)度呈現(xiàn)變化，維持一部分磁力線能夠穿過(guò)中心磁極得到閉合，但另一部分非閉合的磁力線則發(fā)散開(kāi)來(lái)，而且通過(guò)基體，濺射產(chǎn)生的部分二次電子將不再局限于靶的附近，并沿著擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的磁力線朝著基體旋轉(zhuǎn)飛行，不斷與氣體分子碰撞使其電離，這些離子和電子在場(chǎng)的作用下飛向基體，轟擊基體上的薄膜，達(dá)到改善薄膜結(jié)構(gòu)和提高薄膜性能的目的，同時(shí)，大量的二次電子聚集在基體，使基體有一個(gè)相對(duì)高的自我負(fù)偏壓，這既有利于離子加速轟擊基體薄膜，又可屏蔽掉過(guò)多電子對(duì)薄膜的損害，輝光等離子體也就得到充分的擴(kuò)展，從靶的表面一直延伸到基體，這樣基體就能夠完全沉浸在等離子體中。本發(fā)明的有益效果是非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式可以由相向?qū)γ娴幕蛘邌为?dú)的靶構(gòu)成，在同一個(gè)真空腔體內(nèi)的多組靶相互組合或者單獨(dú)構(gòu)成磁場(chǎng)，也可以根據(jù)所沉積薄膜類(lèi)型、種類(lèi)、層數(shù)和最理想的微觀結(jié)構(gòu)自由的選擇真空腔體內(nèi)的多組靶，或者單對(duì)靶或單個(gè)靶獨(dú)立的相互組合構(gòu)成磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)在靶材表面磁場(chǎng)強(qiáng)度和方式的自由控制和布置。


圖1是本發(fā)明的對(duì)合式實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1俯視示意圖
附圖標(biāo)記包括腔體1，靶座2，靶材3，導(dǎo)軌4，周轉(zhuǎn)架5，左通道6，右通道7，磁力線8， 擋板機(jī)構(gòu)9。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。靶座2安裝在腔體1外側(cè)，靶座2內(nèi)側(cè)安裝靶材3，在腔體1內(nèi)有相對(duì)安裝的靶材 3之間的磁力線8穿過(guò)，腔體1內(nèi)安裝擋板機(jī)構(gòu)9，腔體1內(nèi)由擋板機(jī)構(gòu)9分割形成的通道中在相應(yīng)靶座2之間構(gòu)成閉合或非閉合磁場(chǎng)。腔體1內(nèi)安裝導(dǎo)軌4和周轉(zhuǎn)架5。腔體1內(nèi)安裝擋板機(jī)構(gòu)9后形成左通道6和右通道7。本發(fā)明中非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式使磁極之間的磁場(chǎng)強(qiáng)度由幾乎相等而改為磁場(chǎng)強(qiáng)度呈現(xiàn)變化，維持一部分磁力線能夠穿過(guò)中心磁極得到閉合，但另一部分非閉合的磁力線則發(fā)散開(kāi)來(lái)，而且通過(guò)基體，濺射產(chǎn)生的部分二次電子將不再局限于靶的附近，并沿著擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的磁力線朝著基體旋轉(zhuǎn)飛行，不斷與氣體分子碰撞使其電離，這些離子和電子在場(chǎng)的作用下飛向基體，轟擊基體上的薄膜，達(dá)到改善薄膜結(jié)構(gòu)和提高薄膜性能的目的，同時(shí)，大量的二次電子聚集在基體，使基體有一個(gè)相對(duì)高的自我負(fù)偏壓，這既有利于離子加速轟擊基體薄膜，又可屏蔽掉過(guò)多電子對(duì)薄膜的損害，輝光等離子體也就得到充分的擴(kuò)展，從靶的表面一直延伸到基體，這樣基體就能夠完全沉浸在等離子體中。真空腔體內(nèi)的其他部位增加可以自由裝配的各類(lèi)擋板機(jī)構(gòu)9等輔助構(gòu)件。輝光等離子體也就得到充分的擴(kuò)展，輝光等離子體從靶的表面一直延伸到基體，到達(dá)基體的離子電流密度可達(dá)到2 lOmA/cm2，甚至是更高。這樣基體就能夠完全沉浸在等離子體中了。在成膜過(guò)程中基體始終在等離子區(qū)中被清洗和激活，清除了附著力不強(qiáng)的濺射原子，凈化且激活基體表面，不僅提高膜厚的均勻度也就極大的提高和改善了濺射薄膜與基體的附著力。磁場(chǎng)的布置形式可以二進(jìn)制送氣方式提供濺射所需的各種氣體，可以很便利的實(shí)現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)通道所沉積的薄膜需要相同的氣體時(shí)，就采用共同的供氣方式；當(dāng)兩個(gè)通道所沉積的薄膜需要不相同的氣體時(shí)，就采用分開(kāi)的的供氣方式，并能實(shí)現(xiàn)供氣量的區(qū)分。實(shí)施例1 相向?qū)γ娴膶?duì)合式的靶座2和靶材3構(gòu)成非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)。實(shí)施例2 在同一個(gè)真空腔體內(nèi)的多組靶座2和靶材3相互組合或者單獨(dú)構(gòu)成非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)。根據(jù)所沉積薄膜類(lèi)型、種類(lèi)、層數(shù)和最理想的微觀結(jié)構(gòu)自由的選擇真空腔體內(nèi)的多組靶構(gòu)成非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)。實(shí)施例3 單對(duì)靶座2和靶材3或單個(gè)靶座2和靶材3獨(dú)立的相互組合構(gòu)成非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)。本發(fā)明中非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式所作的基本改動(dòng)就是使磁極之間的磁場(chǎng)強(qiáng)度由幾乎相等而改為磁場(chǎng)強(qiáng)度不相等，由于磁極間的磁場(chǎng)強(qiáng)度不相等，只有一部分磁力線能夠穿過(guò)中心磁極得到閉合，但另一部分非閉合的磁力線則發(fā)散開(kāi)來(lái)，而且通過(guò)基體，濺射產(chǎn)生的部分二次電子將不再局限于靶的附近，并沿著擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的磁力線朝著基體旋轉(zhuǎn)飛行，不斷與氣體分子碰撞使其電離，這些離子和電子在場(chǎng)的作用下飛向基體，轟擊基體上的薄膜，達(dá)到改善薄膜結(jié)構(gòu)和提高薄膜性能的目的，大量的二次電子聚集在基體， 使基體有一個(gè)相對(duì)高的自我負(fù)偏壓，這既有利于離子加速轟擊基體薄膜，又可屏蔽掉過(guò)多電子對(duì)薄膜的損害，輝光等離子體也就得到充分的擴(kuò)展，從靶的表面一直延伸到基體，這樣基體就能夠完全沉浸在等離子體中了，由于采用了非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式，實(shí)現(xiàn)了部分非閉合的磁力線則發(fā)散開(kāi)來(lái)，而且通過(guò)基體，濺射產(chǎn)生的部分二次電子將不再局限于靶的附近，并沿著擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的磁力線朝著基體旋轉(zhuǎn)飛行，不斷與氣體分子碰撞使其電離，這些離子和電子在場(chǎng)的作用下飛向基體，轟擊基體上的薄膜，達(dá)到改善薄膜結(jié)構(gòu)和提高薄膜性能的目的，這也就使得靶基距的調(diào)節(jié)空間范圍得到一定程度的擴(kuò)大大，薄膜的沉積面積也相應(yīng)的增大，從而也就可以保證靶基距的優(yōu)化改善的自由度提高；再者，由于采用非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式，極大的保證了可沉積高品質(zhì)的薄膜的多種工藝條件的實(shí)現(xiàn)可能，這也就能夠改變基體運(yùn)動(dòng)方式，使得在薄膜沉積時(shí)可以方便的實(shí)現(xiàn)雙通道同向或者是異向的基體運(yùn)動(dòng)方式、兩個(gè)不同通道的基體運(yùn)動(dòng)速度可以相同，也可以不同； 同時(shí)，在雙通道之間或真空腔體內(nèi)的其他部位增加可以自由裝配的各類(lèi)擋板機(jī)構(gòu)等輔助構(gòu)件。
本發(fā)明中的非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜為實(shí)現(xiàn)沉積高品質(zhì)的薄膜提供條件。薄膜的氣相沉積，無(wú)論是物理氣相法還是化學(xué)氣相法，都是熱力學(xué)不平衡的加工過(guò)程，導(dǎo)致薄膜微觀上存在驟冷的無(wú)序狀態(tài)，這些無(wú)序狀態(tài)與薄膜的缺陷相聯(lián)系，也與薄膜的本征應(yīng)力相聯(lián)系，薄膜的本征應(yīng)力對(duì)基體的類(lèi)型和薄膜的厚度最敏感。薄膜沉積時(shí)，在基體擴(kuò)散的熱量使基體的溫度快速上升，由于在基體和薄膜間存在彈性模量和熱膨脹系數(shù)的差異，也就是最終冷卻后的薄膜與基體間存在應(yīng)力。本發(fā)明可以制成單腔體鍍膜機(jī)，也可以制成大型串列式的自動(dòng)生產(chǎn)線。本發(fā)明采用非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式拓寬靶刻蝕區(qū)和改善靶原子的沉積分布是最經(jīng)濟(jì)的優(yōu)選方案，使得改進(jìn)磁路布置能夠得到改善磁場(chǎng)，而且可以做到包括改進(jìn)磁體、極靴、間隙、形狀等改善磁場(chǎng)的機(jī)構(gòu)措施。采用非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式在成膜過(guò)程中基體始終在等離子區(qū)中被清洗和激活，清除了附著力不強(qiáng)的濺射原子，凈化且激活基體表面，不僅提高膜厚的均勻度也就極大的提高和改善了濺射薄膜與基體的附著力。膜厚均勻度是衡量薄膜質(zhì)量和鍍膜裝置性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。為提高膜厚均勻度，采用非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式拓寬靶刻蝕區(qū)和改善靶原子的沉積分布并配合改進(jìn)磁體、極靴、間隙、形狀改善磁場(chǎng)的機(jī)構(gòu)措施，同時(shí)，由于采用非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式，也就使得采取優(yōu)化靶基距、改變基體運(yùn)動(dòng)方式、增加擋板機(jī)構(gòu)等眾多對(duì)鍍膜設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的改變成為可能。濺射靶刻蝕區(qū)尺寸及其功率密度、靶一基距、靶材、氣壓、磁路及磁物等參數(shù)均是影響沉積速率的因素。目前所用的磁控濺射技術(shù)及其生產(chǎn)設(shè)備多采用平衡式的磁產(chǎn)布置形式，為盡可能地提高沉積速率，基體應(yīng)盡量靠近濺射靶，但必須保證穩(wěn)定地異常輝光放電。 但是如果基體距靶過(guò)近，到達(dá)基體的離子能量可能較大，轟擊薄膜也會(huì)使膜層中的內(nèi)應(yīng)力較大，從而不利于薄膜的性質(zhì)的提高。同時(shí)，靶與基體間的距離如此的近，也不可能沉積大面積的，或者是復(fù)雜的工件。本發(fā)明實(shí)施例在工作時(shí)，濺射產(chǎn)生的部分二次電子將不再局限于靶的附近，并沿著擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的磁力線朝著基體旋轉(zhuǎn)飛行，在薄膜沉積的整個(gè)過(guò)程中，基體表面都將受到氣體離子的穩(wěn)定轟擊，清除可能進(jìn)入薄膜表面的氣體，提高薄膜的純度，注入到基體表面層的離子，不但可以改變基體表面層的化學(xué)組成，而且也改變了該層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而使基體材料表面層的性能發(fā)生了變化，使薄膜沉積的溫度在室溫附近。在薄膜沉積時(shí)，運(yùn)用離子轟擊的辦法就能達(dá)到既能增加薄膜原子的遷移率又不顯著提高機(jī)體的溫度。在各種離子輔助的薄膜沉積方法中，到達(dá)基體的離子能量和和離子對(duì)沉積原子的到達(dá)比是兩個(gè)對(duì)沉積的薄膜的生長(zhǎng)動(dòng)力、結(jié)構(gòu)和性能起決定性作用的要素；并且，部分高能量的濺射原子產(chǎn)生不同程度的注入現(xiàn)象，在基體上形成一層濺射原子與基體原子相互溶合的偽擴(kuò)散層，并且也可以清除附著力較差的沉積粒子，加之在沉積之前可以對(duì)基體進(jìn)行轟擊清洗，凈化表面，從而提高了薄膜的附著力。還可以改變沉積薄膜的結(jié)構(gòu)，提高了濺射參數(shù)的可控性和工藝重復(fù)性。薄膜的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)主要決定于沉積原子的數(shù)量和能量以及基體的溫度， 而離子轟擊能夠使基體在相對(duì)較低的溫度下沉積非常致密的薄膜。本發(fā)明中磁場(chǎng)的布置形式可以二進(jìn)制送氣方式提供濺射所需的各種氣體，可以很便利的實(shí)現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)通道所沉積的薄膜需要相同的氣體時(shí)，就采用共同的供氣方式；當(dāng)兩個(gè)通道所沉積的薄膜需要不相同的氣體時(shí)，就采用分開(kāi)的的供氣方式，并能實(shí)現(xiàn)供氣量的區(qū)分。在供氣時(shí)將氣體均勻的一路分為二路，二路均分為四路，如此均分為多路后送入真空室，從而實(shí)現(xiàn)均勻送氣，而膜層厚度和氣壓的關(guān)系使調(diào)節(jié)氣壓的均勻性來(lái)補(bǔ)償膜層厚度不均勻成為可能，另外，還可以同時(shí)配合調(diào)整靶基距和工作氣體壓強(qiáng)的方法在一定程度上使膜層均勻。濺射產(chǎn)生的部分二次電子將不再局限于靶的附近，并沿著擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的磁力線朝著基體旋轉(zhuǎn)飛行，在薄膜沉積的整個(gè)過(guò)程中，基體表面都將受到氣體離子的穩(wěn)定轟擊，可以實(shí)現(xiàn)基體運(yùn)動(dòng)形式在雙通道內(nèi)根據(jù)所沉積的薄膜種類(lèi)、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)要求等，所采用的基體材料種類(lèi)差異，自由的調(diào)節(jié)。不僅可以實(shí)現(xiàn)不同的基體在沉積相同的薄膜時(shí)在雙通道內(nèi)同向、 同速運(yùn)行；而且可以實(shí)現(xiàn)不同的基體在沉積不相同的薄膜時(shí)在雙通道內(nèi)同向、不同速運(yùn)行； 也可以可以實(shí)現(xiàn)相同的基體在沉積相同的薄膜時(shí)在雙通道內(nèi)同向、同速運(yùn)行；而且還可以實(shí)現(xiàn)不同的基體在沉積不相同的薄膜時(shí)在雙通道內(nèi)相向、不同速運(yùn)行。同樣也可以做到在相同的基體的不同表面同時(shí)沉積相同或不同的薄膜。這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容之后，以等同替代或變劣進(jìn)行對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征是靶座( 安裝在腔體 ⑴外側(cè)，靶座⑵內(nèi)側(cè)安裝靶材(3)，在腔體⑴內(nèi)有相對(duì)安裝的靶材⑶之間的磁力線 ⑶穿過(guò)，腔體⑴內(nèi)安裝擋板機(jī)構(gòu)(9)，腔體⑴內(nèi)由擋板機(jī)構(gòu)(9)分割形成的通道中在相應(yīng)靶座( 之間構(gòu)成閉合或非閉合磁場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，腔體(1)內(nèi)安裝導(dǎo)軌(4)和周轉(zhuǎn)架(5)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，腔體(1)內(nèi)安裝擋板機(jī)構(gòu)(9)后形成左通道(6)和右通道(7)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，相向?qū)γ娴膶?duì)合式的靶座( 和靶材C3)構(gòu)成非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，在同一個(gè)真空腔體內(nèi)的多組靶座( 和靶材C3)相互組合或者單獨(dú)構(gòu)成非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)。
6.如權(quán)利要求1所述的基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，單對(duì)靶座(2)和靶材C3)或單個(gè)靶座( 和靶材C3)獨(dú)立的相互組合構(gòu)成非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)。
7.如權(quán)利要求1所述的基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征在于，輝光等離子體從靶的表面一直延伸到基體，到達(dá)基體的離子電流密度可達(dá)到2 IOmA/ cm2，甚至是更高。
全文摘要
基于非平衡磁場(chǎng)的雙通道連續(xù)磁控濺射鍍膜設(shè)備，其特征是靶座(2)安裝在腔體(1)外側(cè)，靶座(2)內(nèi)側(cè)安裝靶材(3)，在腔體(1)內(nèi)有相對(duì)安裝的靶材(3)之間的磁力線(8)穿過(guò)，腔體(1)內(nèi)安裝擋板機(jī)構(gòu)(9)，腔體(1)內(nèi)由擋板機(jī)構(gòu)(9)分割形成的通道中在相應(yīng)靶座(2)之間構(gòu)成閉合或非閉合磁場(chǎng)。非平衡的閉合或非閉合磁場(chǎng)的布置形式可以由相向?qū)γ娴幕蛘邌为?dú)的靶構(gòu)成，在同一個(gè)真空腔體內(nèi)的多組靶相互組合或者單獨(dú)構(gòu)成非平衡的磁場(chǎng)，也可以根據(jù)所沉積薄膜類(lèi)型、種類(lèi)、層數(shù)和最理想的微觀結(jié)構(gòu)自由的選擇真空腔體內(nèi)的多組靶，或者單對(duì)靶或單個(gè)靶獨(dú)立的相互組合構(gòu)成非平衡的磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)在靶材表面磁場(chǎng)強(qiáng)度和方式的自由控制和布置。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102168253SQ20111008733
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者周鈞 申請(qǐng)人:周鈞