專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種采用磁控濺射制備薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的薄膜制備技術(shù)中的磁控濺射薄膜制備裝置，可以實(shí)現(xiàn)金屬、非金屬單質(zhì)及化合物等鍍膜，但是在現(xiàn)有的平面磁控濺射裝置所制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(xiàn)在由于現(xiàn)有磁控濺射設(shè)備所產(chǎn)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(qū)的粒子密度較高，所以成膜時(shí)，中間部分較厚，邊緣較薄，而薄膜中間較厚的均勻區(qū)域的面積較靶材的尺寸小得多；為了制備出大面積的均勻薄膜，就要把中間均勻部分盡量做大，通常的方法是需要將靶的尺寸做得很大，由于耙材的尺寸越大，利用率往往越低，從而造成靶材的極大浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)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(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，提供了一種采用磁控濺射制備薄膜的方法，解決上述問(wèn)題的具體技術(shù)方案如下本發(fā)明采用磁控濺射沉積制備薄膜的方法，該方法的步驟如下-步驟一、選用所需鍍膜材料作為靶材，并將襯底置于旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)上，該加熱臺(tái)位于真空倉(cāng)內(nèi)；步驟二、將真空倉(cāng)密封，通過(guò)真空獲得系統(tǒng)，將真空倉(cāng)內(nèi)抽成真空，當(dāng)真空度達(dá)到1.0X10—'9.9X1(T帕?xí)r，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為35帕?xí)r，啟動(dòng)電離電源，對(duì)襯底表面進(jìn)行電離清洗，電離清洗35分鐘；步驟三、電離清洗結(jié)束后，啟動(dòng)加熱燈組，加熱到沉積薄膜所需要的溫度，加熱至25750°C，并且保溫10分鐘1小時(shí)；步驟四、向真空倉(cāng)內(nèi)通入啟輝氣體，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)在35帕?xí)r啟輝，施加濺射功率，濺射功率為50400瓦，預(yù)濺射310分鐘；氣體流量控制在10sccm90sccm，真空倉(cāng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)降至0.12帕，在襯底上施加0600伏的負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板；步驟五、采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)連續(xù)控制旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速控制在15轉(zhuǎn)/分鐘內(nèi)變化，同時(shí)用另一步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制加熱臺(tái)上方靶的運(yùn)行軌跡，靶沿著加熱臺(tái)圓心向外圓以步長(zhǎng)為25mm的間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)控制向襯底表面鍍膜；步驟六、步驟五完成后，關(guān)閉電源，待真空倉(cāng)內(nèi)(沉積室)溫度降至室溫時(shí)即制得本發(fā)明的薄膜。本發(fā)明解決了現(xiàn)有靶的尺寸和所沉積的薄膜尺寸之間的矛盾，即改變了現(xiàn)有的只有用大靶才能制備大面積薄膜的現(xiàn)狀，用小靶一樣能沉積出均勻性良好的大尺寸的薄膜，同時(shí)提高了靶材的利用率。靶材尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所要沉積的均勻薄膜尺寸；與現(xiàn)有的磁控濺射方法相比，膜厚易于控制，而且薄膜的均勻度高，均勻性滿足行業(yè)一般要求(行業(yè)的一般要求是不均勻度小于10%)具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式一本實(shí)施方式的方法的步驟如下步驟一、以Si(硅)為襯底和Ge(鍺)為靶材，靶材直徑為49mm，靶材厚度為3mm，并將襯底置于旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)上，該加熱臺(tái)位于真空倉(cāng)內(nèi)；步驟二、將真空倉(cāng)密封，通過(guò)真空獲得系統(tǒng)，將真空倉(cāng)內(nèi)抽成真空，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)真空度達(dá)到1.0X10—A9.9X10l白時(shí)，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為35帕?xí)r，啟動(dòng)電離電源，對(duì)Si襯底表面進(jìn)行電離清洗，電離清洗35分鐘；步驟三、電離清洗結(jié)束后，啟動(dòng)加熱燈組，加熱到沉積薄膜所需要的溫度，加熱至25750。C，并且保溫10分鐘1小時(shí)；步驟四、向真空倉(cāng)內(nèi)通入啟輝氣體，當(dāng)氣體壓強(qiáng)達(dá)到35帕?xí)r啟輝，施加濺射功率，濺射功率為50400瓦，進(jìn)行預(yù)濺射310分鐘，氣體流量控制在10sccm90sccm，真空倉(cāng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)降至0.12帕，在襯底上施加0600伏的負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板；步驟五、采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)連續(xù)控制旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速控制在15轉(zhuǎn)/分鐘內(nèi)變化，同時(shí)用另一步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制加熱臺(tái)上方靶的運(yùn)行軌跡，耙沿著加熱臺(tái)圓心向外圓以步長(zhǎng)為25mm的間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)控制向襯底表面鍍膜(鍍膜時(shí)間根據(jù)薄膜的面積和厚度來(lái)確定)；通過(guò)上述兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)控制鍍膜的均勻性。步驟六、步驟五完成后，關(guān)閉所有電源，待真空倉(cāng)內(nèi)(沉積室)溫度降至室溫時(shí)即制得本發(fā)明的薄膜。具體實(shí)施方式二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于以制備直徑為300mm、厚度為168nm的圓形平面薄膜為例，步驟二當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為7.5X10—4帕?xí)r，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為3帕?xí)r，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(shè)為60sccm，同時(shí)關(guān)小閘板閥，待真空室氣壓為3帕?xí)r，打開(kāi)射頻電源啟輝，濺射功率為80瓦，預(yù)濺射5分鐘后，調(diào)節(jié)真空室壓強(qiáng)為0.7帕，設(shè)定耙的鍍膜起始點(diǎn)為加熱臺(tái)圓心，鍍膜靶控制參數(shù)為2.0，2.0，2.1，2.4，2.8，2.9來(lái)控制加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)數(shù)與靶的位置后，在襯底上加300伏的負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板，開(kāi)始鍍膜，鍍膜時(shí)間為46分29秒(見(jiàn)表一)。其它步驟與具體實(shí)施方式一相同。經(jīng)測(cè)制得的薄膜厚約為166mn，與所設(shè)計(jì)厚度誤差為1.2%，膜厚不均勻度小于8.5%，滿足膜厚不均勻度小于10%的行業(yè)一般要求。具體實(shí)施方式三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于制備直徑為300mm、厚度為121nm圓形平面和薄膜為例，步驟二當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為1.5X1(T帕?xí)r，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為4帕?xí)r，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(shè)為20sccm，同時(shí)關(guān)小閘板閥，待真空室氣壓為4帕?xí)r，打開(kāi)射頻電源啟輝，濺射功率為200瓦，預(yù)濺射4分鐘后，調(diào)節(jié)真空室壓強(qiáng)為0.5帕，設(shè)定靶的鍍膜起始點(diǎn)為加熱臺(tái)圓心，鍍膜控制參數(shù)1.0，1.0，1.1，1.2，1.4，1.45來(lái)控制加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)數(shù)與耙的位置后，在襯底上加50伏的負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板，開(kāi)始鍍膜，鍍膜時(shí)間為18分46秒。其它步驟與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于制備直徑為160mm、厚度為122nm薄的圓形平面薄膜為例，步驟二當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為8.5X10—4帕?xí)r，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為5帕?xí)r，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(shè)為80sccm，同時(shí)關(guān)小閘板閥，待真空室氣壓為1帕?xí)r，打開(kāi)射頻電源啟輝，濺射功率為80瓦，預(yù)濺射5分鐘后，調(diào)節(jié)真空室壓強(qiáng)為1帕，設(shè)定靶的鍍膜起始點(diǎn)為，鍍膜控制參數(shù)1.33，1.2,1.4，1.6,1.87，O控制加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)數(shù)與靶的位置后，在襯底上加450伏的負(fù)偏壓，開(kāi)始鍍膜，鍍膜時(shí)間為10分15秒。其它步驟與具體實(shí)施方式一相同。表一、是制備直徑為300mm、厚度為168nm的圓形平面薄膜靶的運(yùn)行軌跡及鍍膜時(shí)間數(shù)據(jù)控<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種采用磁控濺射沉積制備薄膜的方法，其特征在于該方法的步驟如下步驟一、選用需鍍膜材料作為靶材，并將襯底置于旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)上，該加熱臺(tái)位于真空倉(cāng)內(nèi)；步驟二、將真空倉(cāng)密封，通過(guò)真空獲得系統(tǒng)，將真空倉(cāng)內(nèi)抽成真空，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)真空度達(dá)到9.9×10-4～1.0×10-4帕?xí)r，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為3～5帕?xí)r，啟動(dòng)電離電源，對(duì)襯底表面進(jìn)行電離清洗，電離清洗3～5分鐘；步驟三、電離清洗結(jié)束后，啟動(dòng)加熱燈組，加熱到沉積薄膜所需要的溫度，加熱至25～750℃，并且保溫10分鐘～1小時(shí)；步驟四、向真空倉(cāng)內(nèi)通入啟輝氣體，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)在3～5帕?xí)r啟輝，施加濺射功率，濺射功率為50～400瓦，進(jìn)行預(yù)濺射3～10分鐘，氣體流量控制在10sccm～90sccm，真空倉(cāng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)降至0.1～2帕，在襯底上加0～600伏的負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板；步驟五、采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)連續(xù)控制旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速控制在15轉(zhuǎn)/分鐘內(nèi)變化，同時(shí)用另一步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制加熱臺(tái)上方靶的運(yùn)行軌跡，靶沿著加熱臺(tái)圓心向外圓以步長(zhǎng)為2～5mm的間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)控制向襯底表面鍍膜；步驟六、步驟五完成后，關(guān)閉電源，待真空倉(cāng)內(nèi)溫度降至室溫時(shí)即制得本發(fā)明的薄膜。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁控濺射沉積制備薄膜的方法，其特征在于制備直徑為300mm、厚度為168nm的圓形平面薄膜，步驟二當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為7.5X10—4帕?xí)r，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為3帕?xí)r，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(shè)為60sccm，同時(shí)關(guān)小閘板閥，待真空室氣壓為3帕?xí)r，打開(kāi)射頻電源啟輝，濺射功率為80瓦，預(yù)濺射5分鐘后，調(diào)節(jié)真空室壓強(qiáng)為0.7帕，設(shè)定靶的鍍膜控制參數(shù)2.0，2.0，2.1，2.4，2.8，2.9來(lái)控制加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)數(shù)與靶的位置后，在襯底上加300伏的負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板；步驟五開(kāi)始鍍膜，鍍膜時(shí)間為46分29秒后，關(guān)閉所有電源，待真空室恢復(fù)到室溫后，打開(kāi)真空倉(cāng)，制得本發(fā)明的薄膜。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁控濺射沉積制備薄膜的方法，其特征在于制備直徑為300mm、厚度為121nm圓形平面和薄膜，步驟二當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為1.5X10—4帕?xí)r，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為4帕?xí)r，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(shè)為20sccm，同時(shí)關(guān)小閘板閥，待真空室氣壓為4帕?xí)r，打開(kāi)射頻電源啟輝，濺射功率為200瓦，預(yù)濺射4分鐘后，調(diào)節(jié)真空室壓強(qiáng)為0.5帕，設(shè)定靶的鍍膜控制參數(shù)1.0，1.0，1.1，1.4，1.45來(lái)控制加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)數(shù)與靶的位置后，在襯底上加50伏的負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板；步驟五開(kāi)始鍍膜，鍍膜時(shí)間為18分46秒后，關(guān)閉所有電源，待真空室恢復(fù)到室溫后，打開(kāi)真空倉(cāng)，制得本發(fā)明的薄膜。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁控濺射沉積制備薄膜的方法，其特征在于制備直徑為160mm、厚度為122nm薄的圓形平面薄膜，步驟二當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為8.5X1(T帕?xí)r，通入Ar氣，當(dāng)真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為5帕?xí)r，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(shè)為80sccm，同時(shí)關(guān)小閘板閥，待真空室氣壓為l帕?xí)r，打開(kāi)射頻電源啟輝，濺射功率為80瓦，預(yù)濺射5分鐘后，調(diào)節(jié)真空室壓強(qiáng)為1帕，設(shè)定靶的鍍膜控制參數(shù)1.33，1.2，1.4，1.6，1.87，O控制加熱臺(tái)的轉(zhuǎn)數(shù)與靶的位置后，在襯底上加450伏的負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板；步驟五開(kāi)始鍍膜，鍍膜時(shí)間為IO分15秒后，關(guān)閉所有電源，待真空室恢復(fù)到室溫后，打開(kāi)真空倉(cāng)，制得本發(fā)明的薄膜。全文摘要一種采用磁控濺射沉積制備薄膜的方法，它涉及薄膜的制備方法。它解決了現(xiàn)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(wèn)題。本發(fā)明的方法為一，選用靶材，并將襯底置于旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)上；二，將加熱臺(tái)用真空倉(cāng)密封，抽真空，通入Ar氣，電離清洗；三，啟動(dòng)加熱燈組，加熱到沉積薄膜所需要的溫度并保溫；四，向真空倉(cāng)內(nèi)通入啟輝氣體，施加濺射功率，控制氣體流量，在襯底上加負(fù)偏壓，移開(kāi)擋板，開(kāi)始向襯底表面鍍膜；五，采用兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)分別控制旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)和靶的運(yùn)行軌跡來(lái)控制鍍膜；六，待真空倉(cāng)內(nèi)溫度降至室溫時(shí)即制得薄膜。本發(fā)明改變了現(xiàn)有的只能用大靶才能制備大面積薄膜的現(xiàn)狀，膜厚易于控制，而且薄膜的均勻度高。文檔編號(hào)C23C14/54GK101100739SQ20071007259公開(kāi)日2008年1月9日申請(qǐng)日期2007年8月2日優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日發(fā)明者姜春竹,朱嘉琦,軍梁,瀟韓申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)