CN110670033A - 一种在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法，包括以下步骤：第一步，打开总电源，启动总控电，真空镀膜腔室打开后，放入基片，确定基片的位置和靶的位置；第二步，启动机械泵，启动分子泵；第三步，打开加热控温电源关复合真空计，开启电离真空计，通氩气，流量20L/min，打开气路阀，将流量计稳定后打开离子源，启动清洗；第四步，清洗完成后，按离子源参数调节相反的顺序，将参数归零，关闭离子源，将流量计置于关闭档；第五步，调节控制电离真空计示数1Pa，调节直流或者射频电源到所需功率，开始镀膜。通过本发明所述的工艺方法，能够有效的抑制靶材表面拉弧放电，溅射沉积的稳定好，实用性强，具有广阔的市场空间。

Description

一种在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法
技术领域
本发明属于离子溅射镀膜技术领域，特别是涉及一种在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法。
背景技术
真空磁控溅射镀膜是溅射镀膜领域广泛使用的一种沉积装置，这类装置其原理是在真空二级溅射基础上，通过在靶材背面引入磁极，来改变靶材表面的磁场分布，以此来提高真空室内等离子体的离化效率，从而提高靶材的溅射效率。由于靶材背面磁力线分布固有的不均匀性，导致等离子体的离化效率局部强化，使得靶材表面溅射也呈现不均匀，在离化效率高的区域，溅射效率高，靶材消耗快，在离化效率低的区域，溅射效率低，靶材消耗慢，这种溅射不均匀性导致靶材利用率很低，也就是靶材消耗快的地方一旦溅射到底部，整个靶材就无法再使用。通常靶材利用率只有一般在30％左右。同时，这种溅射不均匀性还很容易导致在磁控反应溅射中出现靶中毒现象，使得反应气体覆盖于靶表面形成介电层，导致拉弧放电的现象频繁发生。
现有技术采用脉冲直流电源来控制放电时间以抑制靶面拉弧，但未从根本上解决该问题，尤其是在Si靶和Al靶的反应溅射中即使采用脉冲直流电源，还是会经常发生拉弧现象。进一步整个靶面不均匀的刻蚀速率导致沉积速率会发生漂移，在反应溅射中尤为严重，导致反应溅射沉积过程的不稳定性。
另外，在现有生产中发现，因处在真空环境进行离子溅射镀膜工艺，随着溅射物质SiO2的增加，会在真空镀膜室的内壁表面形成少量沉积，由于内壁的吸附力不强大，沉积物会掉落在产品上，造成产品不合格，带来极大的损失。
因此，如何解决上述现有技术存在的缺陷成为了该领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明的目的就是提供一种在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法，能完全解决上述现有技术的不足之处。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法，离子溅射镀膜包括总电源、总控电、升降机、真空镀膜腔室、机械泵、分子泵、加热控温电源、复合真空计和电离真空计，离子溅射镀膜包括以下步骤：
第一步，打开总电源，启动总控电，真空镀膜腔室打开后，放入基片，确定基片的位置和靶的位置；基片和靶准备好后，升降机下降至真空镀膜腔室密封；
第二步，启动机械泵，抽100s后，打开复合真空计，当示数为10E-1量级时，启动分子泵，频率为400HZ，同时预热离子清洗打开直流或者射流电源及流量显示仪；
第三步，打开加热控温电源，当真空度达到5x10-4Pa时，关复合真空计，开启电离真空计，通氩气，流量20L/min，打开气路阀，将流量计稳定后打开离子源，依次调节加速至200V-250V，中和到10A，阳极90V,阴极10V，屏极350V；启动清洗；
第四步，清洗完成后，按离子源参数调节相反的顺序，将参数归零，关闭离子源，将流量计置于关闭档；
第五步，调节控制电离真空计示数1Pa，调节直流或者射频电源到所需功率，开始镀膜；
第六步，镀膜完毕后，关闭直流或者射频电源，关闭氩气阀门、流量显示仪和电离真空计，关闭总电源。
一种在所述离子溅射镀膜工艺中使用的真空镀膜腔室，其包括等离子发射装置、辅助等离子发射装置、转盘和靶材，所述等离子发射装置设置于真空镀膜腔室的一侧，等离子发射装置的发射口对准转盘，所述转盘设置于真空镀膜腔室的内部的底面，靶材设置于转盘的下底面，其特征在于：还包括挡板，所述挡板固定于等离子发射装置内部的上顶面上，挡板正对于靶材设置，挡板正对靶材的一面固定一层凹凸不平的糙面层；辅助等离子发射装置为四个，分别固定于真空镀膜腔室的四个侧面上，辅助等离子发射装置的发射端口正对糙面层。
作为优选方式之一，所述等离子发射装置的端口与真空镀膜腔室的内腔相连通，且等离子发射装置的端口处绕有发射电磁线圈。
作为优选方式之一，所述转盘为可旋转的转盘，转盘为圆形，位于转盘下方的靶材为一个，且靶材为圆形。
作为优选方式之一，所述挡板为圆形结构，糙面层固定于挡板的外表面。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明所述的在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法，能够有效的抑制靶材表面拉弧放电，溅射沉积的稳定好，实用性强，具有广阔的市场空间。
附图说明
图1是本发明的溅射镀膜的工艺中真空镀膜腔室的结构示意图。
附图1中：真空镀膜腔室-1，等离子发射装置-2，辅助等离子发射装置-3，发射电磁线圈-4，发射端口-5，转盘-6，靶材-7，基面-8，糙面层-9。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法，离子溅射镀膜包括总电源、总控电、升降机、真空镀膜腔室、机械泵、分子泵、加热控温电源、复合真空计和电离真空计，其特征在于：离子溅射镀膜包括以下步骤：
第一步，打开总电源，启动总控电，真空镀膜腔室打开后，放入基片，确定基片的位置和靶的位置；基片和靶准备好后，升降机下降至真空镀膜腔室密封；
第二步，启动机械泵，抽100s后，打开复合真空计，当示数为10E-1量级时，启动分子泵，频率为400HZ，同时预热离子清洗打开直流或者射流电源及流量显示仪；
第三步，打开加热控温电源，当真空度达到5x10-4Pa时，关复合真空计，开启电离真空计，通氩气，流量20L/min，打开气路阀，将流量计稳定后打开离子源，依次调节加速至200V-250V，中和到10A，阳极90V,阴极10V，屏极350V；启动清洗；
第四步，清洗完成后，按离子源参数调节相反的顺序，将参数归零，关闭离子源，将流量计置于关闭档；
第五步，调节控制电离真空计示数1Pa，调节直流或者射频电源到所需功率，开始镀膜；
第六步，镀膜完毕后，关闭直流或者射频电源，关闭氩气阀门、流量显示仪和电离真空计，关闭总电源。
其中，所述真空镀膜腔室1包括等离子发射装置2、辅助等离子发射装置3、转盘6、靶材7和基面8。所述等离子发射装置2设置于真空镀膜腔室1的一侧，所述等离子发射装置2的端口与真空镀膜腔室1的内腔相连通，且等离子发射装置2的端口处绕有发射电磁线圈4。通过设置发射电磁线圈，获得高密度均匀的等离子体，实现整个靶面均匀稳定的溅射。等离子发射装置2的发射口对准转盘6，所述转盘6设置于真空镀膜腔室1的内部的底面，靶材7设置于转盘6 的下底面，所述转盘6为可旋转的转盘，转盘6为圆形，位于转盘6下方的靶材7为一个，且靶材7为圆形。
所述基面8固定于等离子发射装置2内部的上顶面上，基面8正对于靶材7 设置，基面8正对靶材7的一面固定一层凹凸不平的糙面层9；所述基面8为圆形结构，糙面层9固定于基面8的外表面。本发明所述的在真空环境中进行离子溅射镀膜工艺中使用的基面,在基面上增加一层糙面层，将多余的沉积物质吸附在其表面，防止沉积物质掉落，使得生产所得产品的成品率更高；可以达到98％。
辅助等离子发射装置3为四个，分别固定于真空镀膜腔室1的四个侧面上，辅助等离子发射装置3的发射端口5正对糙面层9。四个辅助等离子发射装置，增大了腔体内反射离化的氧离子O2-，相比现有的离子溅射工艺中仅仅使用一个辅助等离子发射装置，能够更加快速，并且最为重要的是，能够保证将Si原子和O2-离子反应结合生成SiO2控制在基面附近。辅助离子源发射装置的设置，将发射口从四周分别射入，正对基面，使得溅射反应发生在基面附近，降低了反应气体在靶面反应形成化合物的几率；有效抑制靶材表面拉弧放电现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种在真空环境中进行离子溅射镀膜的工艺方法，离子溅射镀膜包括总电源、总控电、升降机、真空镀膜腔室、机械泵、分子泵、加热控温电源、复合真空计和电离真空计，其特征在于：离子溅射镀膜包括以下步骤：
第一步，打开总电源，启动总控电，真空镀膜腔室打开后，放入基片，确定基片的位置和靶的位置；基片和靶准备好后，升降机下降至真空镀膜腔室密封；
第二步，启动机械泵，抽100s后，打开复合真空计，当示数为10E-1量级时，启动分子泵，频率为400HZ，同时预热离子清洗打开直流或者射流电源及流量显示仪；
第三步，打开加热控温电源，当真空度达到5x10-4Pa时，关复合真空计，开启电离真空计，通氩气，流量20L/min，打开气路阀，将流量计稳定后打开离子源，依次调节加速至200V-250V，中和到10A，阳极90V,阴极10V，屏极350V；启动清洗；
第四步，清洗完成后，按离子源参数调节相反的顺序，将参数归零，关闭离子源，将流量计置于关闭档；
第五步，调节控制电离真空计示数1Pa，调节直流或者射频电源到所需功率，开始镀膜；
第六步，镀膜完毕后，关闭直流或者射频电源，关闭氩气阀门、流量显示仪和电离真空计，关闭总电源。
2.一种在权利要求1所述离子溅射镀膜工艺中使用的真空镀膜腔室，其特征在于：其包括等离子发射装置、辅助等离子发射装置、转盘和靶材，所述等离子发射装置设置于真空镀膜腔室的一侧，等离子发射装置的发射口对准转盘，所述转盘设置于真空镀膜腔室的内部的底面，靶材设置于转盘的下底面，其特征在于：还包括挡板，所述挡板固定于等离子发射装置内部的上顶面上，挡板正对于靶材设置，挡板正对靶材的一面固定一层凹凸不平的糙面层；辅助等离子发射装置为四个，分别固定于真空镀膜腔室的四个侧面上，辅助等离子发射装置的发射端口正对糙面层。
3.一种如权利要求2所述的真空镀膜腔室，其特征在于：所述等离子发射装置的端口与真空镀膜腔室的内腔相连通，且等离子发射装置的端口处绕有发射电磁线圈。
4.一种如权利要求2所述的真空镀膜腔室，其特征在于：所述转盘为可旋转的转盘，转盘为圆形，位于转盘下方的靶材为一个，且靶材为圆形。
5.一种如权利要求2所述的真空镀膜腔室，其特征在于：所述挡板为圆形结构，糙面层固定于挡板的外表面。
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