[發(fā)明專利]一種小孔內(nèi)壁薄膜沉積方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010161540.3
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111235539B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳英;孫向明;于凱凱
• 申請（專利權(quán)）人: 摩科斯新材料科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/54
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32326
• 代理人: 繆友建

本發(fā)明提供一種小孔內(nèi)壁薄膜沉積方法及裝置，屬于薄膜沉積技術(shù)領(lǐng)域，沉積方法在于，將靶材傾斜設(shè)置在待濺射材料的上方，以使靶材離子以設(shè)定角度射向待濺射材料的小孔內(nèi)壁上，所述靶材為圓柱形靶材，且靶材的直徑為100?200mm；在濺射過程中，同時控制待濺射材料勻速轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)靶材離子在小孔內(nèi)壁上的均勻沉積。本發(fā)明將靶材傾斜設(shè)置，一方面可以使用小直徑靶材實現(xiàn)大面積的均勻沉積，提高了沉積效率的同時降低了靶材損耗，節(jié)約成本；另一方面，斜靶磁控濺射的沉積方法可以使靶材離子以一定角度射向待濺射材料，從而使靶材離子以一定角度射向小孔內(nèi)壁，而非向直濺射一樣沉積方向與小孔內(nèi)壁平行，沉積的效率和結(jié)合強度更好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄膜沉積技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小孔內(nèi)壁薄膜沉積方法，另外，本發(fā)明還涉及一種小孔內(nèi)壁薄膜沉積裝置。

背景技術(shù)

磁控濺射沉積是利用離子在電場中加速后具有一定動能的原理，將氣體離子引向濺射靶材激發(fā)靶材表面離子，再在電場的作用下將濺射出的靶材離子沿一定方向射向基底材料，從而實現(xiàn)基底表面薄膜的沉積，因為其成膜均勻，膜基結(jié)合力與成膜速率高而在實際工程中有廣泛的應(yīng)用。

目前在實際工程中，當需要對材料內(nèi)孔壁進行薄膜沉積時，一般使用在內(nèi)孔中放置柱狀靶材或者使用大功率直濺射的方式來實現(xiàn)。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺陷：

采用在內(nèi)孔中防止柱狀靶材方式時，圓柱形的靶材需要能夠放置在內(nèi)孔中且留出一定的空間，這就需要為每一個內(nèi)孔單獨配置一根圓柱形靶材，且需要配套定制化設(shè)備，無論是成本還是生產(chǎn)效率上都有諸多限制。大功率直濺射的方式適用于幾微米到幾十微米之間的微孔，并且這種方法需要大直徑的靶材，而且由于濺射功率高、靶材離子密度大，所以造成的靶材損耗十分嚴重，成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景問題，本發(fā)明旨在提供一種小孔內(nèi)壁薄膜沉積方法，即采用斜靶磁控濺射的方法進行小孔內(nèi)壁的薄膜沉積，可以使用小直徑靶材實現(xiàn)大面積的均勻沉積，提高了沉積效率的同時降低了靶材損耗，節(jié)約了成本。本發(fā)明的另一目的是提供一種小孔內(nèi)壁薄膜沉積裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案是：

一方面，本發(fā)明實施例提供一種小孔內(nèi)壁薄膜沉積方法，將靶材傾斜設(shè)置在待濺射材料的上方，以使靶材離子以設(shè)定角度射向待濺射材料的小孔內(nèi)壁上，所述靶材為圓柱形，且靶材的直徑為100-200mm。

優(yōu)選地，所述靶材與豎直面的夾角介于45-80°之間。

在一個實施例中，在濺射過程中，同時控制待濺射材料勻速轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)靶材離子在小孔內(nèi)壁上的均勻沉積。

優(yōu)選地，在濺射過程中，控制待濺射材料同時公轉(zhuǎn)和逆向自轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，在濺射過程中，同時對待濺射材料施加負偏壓，以控制靶材離子的運動軌跡。

優(yōu)選地，控制濺射過程中的濺射功率為150-250W，濺射時間為1-2h，氬分壓為3-5Pa。

在一個實施例中，在濺射前對待濺射材料先進行射頻清洗，射頻清洗功率為100W，時間為3-5min。

其中，所述小孔的直徑介于0.2mm-100mm之間，所述小孔的深徑比不超過7。

另一方面，本發(fā)明實施例還提供一種小孔內(nèi)壁薄膜沉積裝置，包括：旋轉(zhuǎn)托盤，通過驅(qū)動件驅(qū)動勻速轉(zhuǎn)動；冷卻水套，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)托盤上方，用于固定和冷卻靶材；外接電極，與所述冷卻水套連接。

在一個實施例中，所述旋轉(zhuǎn)托盤上還嵌設(shè)有若干個用于放置待濺射材料的分體旋轉(zhuǎn)盤，所述分體旋轉(zhuǎn)盤可單獨旋轉(zhuǎn)，以使旋轉(zhuǎn)托盤轉(zhuǎn)動時待濺射材料同時自轉(zhuǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下效果：