[發(fā)明專利]磁控濺射原子層沉積真空鍍膜系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108385079A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫奧芬光電科技有限公司
• 主分類號: C23C14/56
• 分類號: C23C14/56;C23C14/35;C23C16/54;C23C16/455
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 殷紅梅;劉海

本發(fā)明涉及一種磁控濺射原子層沉積真空鍍膜系統(tǒng)，其特征是：包括蒸發(fā)室和反應(yīng)室；所述反應(yīng)室包括基板轉(zhuǎn)架，在基板轉(zhuǎn)架外側(cè)壁上設(shè)置有基板安裝位，基板安裝位包括對稱設(shè)置在基板轉(zhuǎn)架外側(cè)壁上的上固定槽和下固定槽；所述磁控濺射蒸發(fā)室固定設(shè)有靶材承載部，在其上承載靶材；磁控濺射蒸發(fā)室的側(cè)壁上設(shè)有磁控濺射陰極，磁控濺射陰極與其對應(yīng)的電源連接；所述原子層沉積蒸發(fā)室設(shè)置有與基板轉(zhuǎn)架相對、平行的氣體分配器，所述氣體分配器包括進(jìn)氣管道和配氣盤，所述配氣盤固定設(shè)置在所述進(jìn)氣管道的出口。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)磁控濺射、原子層沉積的成膜一體化，滿足不同膜層厚度要求的樣品的一次性制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁控濺射原子層沉積真空鍍膜系統(tǒng)，屬于鍍膜技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，真空鍍膜技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。鍍膜技術(shù)可以改變工件表面性能，提高工件耐磨損、抗氧化和耐腐蝕等性能，從而延長工件的使用壽命，鍍膜技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)、電學(xué)、半導(dǎo)體薄膜器件的制備，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。真空鍍膜有三種形式，即蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍。

濺射鍍膜是在七十年代初建立的一種技術(shù)，最初用來沉積金屬和光學(xué)薄膜。但是隨著技術(shù)的逐步完善，濺射鍍膜也被應(yīng)用到半導(dǎo)體材料的制備當(dāng)中。磁控濺射的基本原理是：在陰極（靶材）和陽極（基板）之間加以電場，向真空室內(nèi)通入惰性氣體和反應(yīng)氣體，在電場的作用下，真空室內(nèi)的氣體電離，產(chǎn)生離子。離子又在電場的作用下被加速，并向陰極靶材運(yùn)動，由于施加在陰極和陽極之間的電場很強(qiáng)，電離的離子具有較高的動能并轟擊陰極靶材，將靶材上的物質(zhì)以分子和分子團(tuán)的形式濺射出來并射向陽極基板，并沉積在基板上。磁控濺射的優(yōu)點(diǎn)：

（1）沉積速度快、基片溫升低、對膜層的損傷小；

（2）對于大部分材料，只要能支撐靶材，就可以實(shí)現(xiàn)濺射；

（3）濺射所獲得的薄膜與基板結(jié)合較好；

（4）濺射所獲得的薄膜純度高、致密性好、成膜均勻性好；

（5）濺射工藝可重復(fù)性好，可以在大面積基板上獲得厚度均勻的薄膜；

（6）能夠精確控制膜層的厚度，同時可通過改變參數(shù)條件控制組成薄膜的顆粒大小；

（7）不同的金屬、合金、氧化物能夠進(jìn)行混合，同時濺射于基板上；

（8）易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

但磁控濺射技術(shù)無法精確控制納米級薄膜的膜厚。原子層沉積（atomiclayerdeposition，ALD）是一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法，具有精確的厚度控制、沉積厚度均勻性和一致性等特點(diǎn)，可達(dá)到在單原子層水平上完全可控。

目前，現(xiàn)有的真空蒸鍍系統(tǒng)只能完成有機(jī)源和金屬源的蒸發(fā)成膜。雖然磁控濺射系統(tǒng)、電子束蒸鍍系統(tǒng)也可以通過過渡艙連接到蒸鍍室，但這類設(shè)備無法將磁控濺射系統(tǒng)和電子束蒸鍍系統(tǒng)置于蒸鍍室內(nèi)部且機(jī)械制造復(fù)雜。在多層膜系的濺射鍍膜過程中，如果其中存在一層或幾層膜厚<5nm的極薄膜層，濺射鍍膜無法精確控制膜厚。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種磁控濺射原子層沉積真空鍍膜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)磁控濺射、原子層沉積的成膜一體化，滿足不同膜層厚度要求的樣品的一次性制備。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述磁控濺射原子層沉積真空鍍膜系統(tǒng)，其特征是：包括蒸發(fā)室和反應(yīng)室，蒸發(fā)室包括對稱設(shè)置于反應(yīng)室相對兩側(cè)的磁控濺射蒸發(fā)室和對稱設(shè)置于反應(yīng)室另一相對兩側(cè)的原子層沉積蒸發(fā)室；