[發(fā)明專利]一種多離子源濺射生產(chǎn)薄膜的裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106939409A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉基;冀鳴;陳蓓麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中山市博頓光電科技有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/50;C23C14/54
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司44214
• 代理人: 吝秀梅,李彥孚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子源濺射技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多離子源濺射生產(chǎn)薄膜的裝置及方法。

背景技術(shù)

離子源濺射技術(shù)是使用離子源在真空腔室中轟擊不同材料制成的靶材表面，使得靶材材料沉積到產(chǎn)品表面的一種技術(shù)，是近些年發(fā)展起來的制備高質(zhì)量薄膜的一種非常重要的方法，它具有其它制膜技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如污染小，成膜條件精確可控。

傳統(tǒng)的離子源濺射生產(chǎn)薄膜的裝置，如圖2所示只使用一個(gè)離子源濺射對應(yīng)的靶材，一般只能用于制造單層薄膜；如若制造多層薄膜，則需要不停地更換靶材；如若制造單層混合薄膜，則需要對采用混合材料制造的靶材進(jìn)行濺射，但是采用混合材料制造的靶材中包含的材料成分已確定，如若想改變得到的薄膜中的材料成分，則必須重新制造含有混合材料的靶材，使用離子源進(jìn)行濺射；這些缺陷都給薄膜生產(chǎn)帶來了不便；而且由于只有一個(gè)離子源進(jìn)行濺射，制膜過程中靶材材料沉積速度也比較慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多離子源濺射生產(chǎn)薄膜的裝置，能滿足制造單層薄膜、多層薄膜及單層混合薄膜的要求，該裝置在制膜過程中靶材材料沉積速度快，且便于改變制造的單層混合薄膜中的材料成分。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

提供一種多離子源濺射生產(chǎn)薄膜的裝置，包括真空腔室及置于真空腔室內(nèi)的靶材、離子源和產(chǎn)品平臺；靶材及離子源均為多個(gè)且一一對應(yīng)，靶材及離子源的類型能調(diào)整且兩者均位于產(chǎn)品平臺的上方，產(chǎn)品平臺能旋轉(zhuǎn)；每個(gè)離子源用于向?qū)?yīng)的靶材濺射離子源束流，產(chǎn)品平臺用于對從所有靶材脫離的材料分子沉積成薄膜。

上述方案中，通過將靶材及離子源均設(shè)置為多個(gè)且一一對應(yīng)，通過控制離子源濺射對應(yīng)類型的靶材的先后順序，即能實(shí)現(xiàn)制造單層薄膜、多層薄膜及單層混合薄膜的要求，該裝置在制膜過程中能將同一類型的離子源設(shè)置為多個(gè)，以提高靶材材料的沉積速度，通過調(diào)整靶材及離子源的類型，即能改變制造的單層混合薄膜中的材料成分。

優(yōu)選地，產(chǎn)品平臺上還設(shè)有能自轉(zhuǎn)的若干小平臺，從所有靶材脫離的材料分子在所有的小平臺上沉積成薄膜。將小平臺均勻設(shè)于產(chǎn)品平臺的圓周方向上，小平臺的數(shù)量一般為2-6個(gè)，具體數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要制造的薄膜的面積來定；只有產(chǎn)品平臺時(shí)，靶材材料分子沉積時(shí)只能消除圓周上的沉積均勻性差異并不能消除半徑方向上的沉積均勻性差異，而小平臺的設(shè)置使得在產(chǎn)品平臺公轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上增加了小平臺的自轉(zhuǎn)，這不但能消除消除圓周上的沉積均勻性差異而且能消除半徑方向上的沉積均勻性差異，使制造的薄膜均勻性更好。

優(yōu)選地，還包括用于擺動靶材的擺動裝置。通過擺動靶材能提高靶材的利用率，降低薄膜的生產(chǎn)成本。

優(yōu)選地，還包括用于調(diào)節(jié)離子源角度的角度調(diào)節(jié)裝置。通過調(diào)節(jié)離子源的角度以控制離子源濺射的靶材的位置，進(jìn)而通過擴(kuò)大濺射的面積來提高靶材的利用率，降低薄膜的生產(chǎn)成本。

優(yōu)選地，還包括用于調(diào)節(jié)各個(gè)離子源功率的功率調(diào)節(jié)裝置。使用時(shí)通過調(diào)節(jié)各個(gè)離子源的功率，以控制各個(gè)離子源的束流和能量，進(jìn)而控制離子源濺射靶材的速度，這樣在制造單層薄膜、多層薄膜及單層混合薄膜的時(shí)候能提高靶材材料沉積的速度，尤其在制造單層混合薄膜時(shí)，能精確控制單層混合薄膜中各材料成分的百分比。

優(yōu)選地，所有靶材為相同類型的靶材，所有離子源為相同類型的離子源；這樣設(shè)置通過將所有離子源同時(shí)向各自對應(yīng)的靶材濺射離子源束流，即能制造單層薄膜，而且多個(gè)離子源同時(shí)濺射靶材還能提高靶材材料沉積的速度。作為另一種方案，優(yōu)選地，靶材包括多種類型的靶材，一種類型的靶材對應(yīng)一種類型的離子源；這樣設(shè)置通過控制所有離子源濺射靶材的次序，即能制造多層薄膜或單層混合薄膜，而且制造單層混合薄膜時(shí)，通過改變靶材及離子源的類型即能改變單層混合薄膜中的材料成分。

本發(fā)明的第二種目的在于提供一種多離子源濺射生產(chǎn)薄膜的方法，使用上述裝置，其特征在于，包括如下步驟：

S1.將所有靶材設(shè)置為相同類型的靶材，將所有離子源設(shè)置為與該種靶材類型相對應(yīng)的離子源；

S2.所有離子源同時(shí)向各自對應(yīng)的靶材濺射離子源束流，離子源束流轟擊到靶材表面，使構(gòu)成靶材的材料分子脫離靶材并沉積到產(chǎn)品平臺形成單層薄膜。

本發(fā)明一種多離子源濺射生產(chǎn)薄膜的方法，通過將所有離子源同時(shí)向各自對應(yīng)的靶材濺射離子源束流，相同類型靶材的材料分子一起脫離靶材并沉積到產(chǎn)品平臺上以形成單層薄膜，而且多個(gè)相同類型的離子源同時(shí)濺射靶材還能提高靶材材料沉積的速度。

本發(fā)明的第三種目的在于提供一種多離子源濺射生產(chǎn)薄膜的方法，使用上述裝置，其特征在于，包括如下步驟：