[發明專利]磁控濺射設備

有效

• 申請號: 201310279457.6
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103343324A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 馮葉;楊春雷;程冠銘;于冰;鮑浪;郭延璐;徐苗苗;肖旭東
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院;香港中文大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及磁控濺射技術，特別是涉及一種磁控濺射設備。

背景技術

磁控濺射法作為一種常見的物理氣相沉積的方法，已經成功應用于不同薄膜的制備工藝。磁控濺射法利用帶有電荷的離子在電場中加速后具有一定動能的特點，將離子引向欲被濺射的物質(濺射靶材)作為靶電極(陰極)。在離子能量合適的情況下，入射離子和靶材表面的原子碰撞，將后者濺射出來，這些被濺射出來的原子帶有一定的動能，并且會沿著一定的方向飛行，射向襯底并在襯底上沉積下來，從而實現薄膜的生長。在濺射過程中，可以控制濺射的氣壓與功率以及調整襯底與靶材之間的距離。

在進行磁控濺射過程中，一般先將工作氣體輸入真空腔室，工作氣體一般為氬氣。電子在電場E的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出氬離子和新的電子。氬離子在磁場和電場的作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。

在傳統的磁控濺射設備中，為了提高濺射速率，一般會使用較高的濺射功率與縮短襯底與靶材之間的距離。然而，在靶材的表面附近有電場的存在，導致工作氣體（如氬氣）電離，會產生大量的帶電正離子（如氬離子）。在碰撞過程中，部分帶電正離子由于在電場和磁場的束縛之外或者由于二次碰撞而轟擊到襯底上。使用較高的濺射功率與縮短襯底與靶材之間的距離，會使來自多個靶面的帶電正離子同時對襯底進行傾斜入射，襯底所承受的轟擊總功率較大，這導致襯底表面的沉積物會產生再濺射的現象離開樣品表面。樣品表面會產生明顯的組分、結構不均勻，由此產生的大量缺陷也會極大的影響薄膜的晶體質量。

發明內容

基于此，有必要提供一種有效減弱帶電正離子對襯底轟擊的磁控濺射設備。

一種磁控濺射設備，包括：

真空腔壁，所述真空腔壁圍成真空腔；

連接軸，所述連接軸的一端連接于所述真空腔壁上；

工作臺，收容于所述真空腔中，并設置于所述連接軸的另一端，所述工作臺用于固定襯底；及

導電電極，為長條狀，所述導電電極穿設所述真空腔壁并與所述真空腔壁保持電絕緣，其一端與工作臺相連接，所述工作臺通過所述導電電極與外接電源電連接，所述外接電源通過所述導電電極向所述工作臺施加高電勢。

在其中一個實施例中，所述真空腔壁接地，所述連接軸為導體，并與所述真空腔壁電連接；

所述磁控濺射設備還包括絕緣片，所述絕緣片設置于所述連接軸與所述工作臺之間，所述連接軸通過所述絕緣片與所述工作臺相連接，以使所述連接軸與所述工作臺之間絕緣。

在其中一個實施例中，所述絕緣片為陶瓷絕緣片。

在其中一個實施例中，所述連接軸可轉動地連接于所述真空腔壁上。

在其中一個實施例中，還包括導電彈片，所述導電彈片設置于所述導電電極的一端，并與所述工作臺相抵持，所述工作臺通過所述彈片與所述導電電極電連接。

在其中一個實施例中，所述導電彈片為金屬片。

在其中一個實施例中，還包括導電層，所述導電層設置于所述工作臺上，所述襯底為片狀結構，并與所述導電層相貼合。

在其中一個實施例中，所述導電層由鉬材料制成。

在其中一個實施例中，還包括靶材，所述靶材收容于所述真空腔中，所述靶材被濺射的表面對準所述工作臺。

在其中一個實施例中，還包括靶材陽極殼，所述靶材陽極殼設置于所述靶材周圍，所述陽極殼包括：

支板，圍繞于所述靶材周圍并與所述靶材相對于所述襯底的面相垂直，同時與所述靶材的側面形成間隙；及

壓板，垂直固定于所述支板上。

上述磁控濺射設備中，工作臺及襯底均處于高電勢的保護之下，飛向襯底的帶電正離子會受到相反方向的電場作用力影響，使帶電正粒子數量和能量都大幅度減少，減弱了帶電正離子對襯底表面的轟擊，保護了在襯底表面沉積所得的沉積物，進而使沉積物表面較為平整，晶體質量較好。

附圖說明

圖1為本發明較佳實施例中的磁控濺射設備的具體結構圖；

圖2為采用傳統磁控濺射設備制得銅鋅錫硫薄膜的電子顯微鏡掃描圖；

圖3為采用圖1所示磁控濺射設備制得銅鋅錫硫薄膜的電子顯微鏡掃描圖。

具體實施方式

為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施方式。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發明的公開內容理解的更加透徹全面。