CN1948546A - 一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置 - Google Patents

一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1948546A
CN1948546A CN 200610124959 CN200610124959A CN1948546A CN 1948546 A CN1948546 A CN 1948546A CN 200610124959 CN200610124959 CN 200610124959 CN 200610124959 A CN200610124959 A CN 200610124959A CN 1948546 A CN1948546 A CN 1948546A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
cooling
magnetron sputtering
intermediate frequency
sputtering device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200610124959
Other languages
English (en)
Inventor
付德君
邹长伟
刘传胜
郭立平
彭友贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN 200610124959 priority Critical patent/CN1948546A/zh
Publication of CN1948546A publication Critical patent/CN1948546A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明公开了一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置，包括真空室，真空室设有抽真空口，真空室内设有磁控靶和可旋转的衬底架，磁控靶采用靶池结构，由两个磁控靶构成孪生靶，两个磁控靶分别与中频电源的二个输出联接，衬底架与磁控靶相对且平行放置；磁控靶内设有冷却室，冷却室设有冷却介质进口和出口。本发明充分利用了中频孪生靶磁控溅射镀膜的优点，有效抑制了靶中毒现象，克服了分子束外延(MBE)、金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)等装置所固有的缺点，如高温生长、高成本、有机污染等，本装置具有成膜温度低、镀膜效率高、镀膜成本低、操作方便、无环境污染等特点，是一种具有极大应用价值的GaN低温沉积装置。

Description

一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置
技术领域
本发明涉及一种装有冷却金属镓靶的中频孪生磁控溅射装置。
背景技术
GaN单晶薄膜一般用MOCVD、MBE或卤化物气相外延(HVPE)方法在800～1100oC高温在蓝宝石衬底上外延生长而成；GaN光电器件的制备则一般采用MOCVD和MBE，最近HVPE也成功地用于制备GaN发光器件。但对薄膜晶体显示器和太阳电池等应用领域来说，由于一般采用玻璃衬底，制作流程需在较低温度下完成，上述三种方法(MBE、MOCVD、HVPE)都不适于这种应用领域。磁控溅射溅射是一种低温沉积技术。由于溅射原子的能量可以只有几个eV因而磁控溅射方法中，生长温度可以控制在300C以下。另一方面，MOCVD必须使用金属有机源、HVPE采用大量HCl，两种方法都需要进行必要的排污处理，而磁控溅射采用纯金属源，反应气体为N2，无需任何排污处理，是一种没有污染的环境友好型制备技术。但现有的磁控溅射装置如直流和射频装置在成膜时Ga、N反应在靶面上也生成GaN层，因而严重影响沉积速率，形成所谓靶中毒现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置，该装置具有较好的镀膜能力、成本低、均匀性好、易于控制、成膜温度低、无环境污染。
本发明提供的技术方案是：一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置，包括真空室，真空室设有抽真空口，真空室内设有磁控靶和可旋转的衬底架，其特征在于：磁控靶采用靶池结构，由两个磁控靶构成孪生靶，两个磁控靶分别与中频电源的二个输出联接，衬底架与磁控靶相对且平行放置；磁控靶内设有冷却室，冷却室设有冷却介质进口和出口。
本发明上述每个磁控靶的靶磁场布局方式均为非平衡磁场，独自形成闭合场。
上述磁控靶呈矩形靶池结构。
上述衬底架上设有衬底加热装置。
为了进一步提高薄膜与基体的附着力，上述衬底加有负偏压，偏压可在0-1000V内连续可调。
本发明具有镀膜效率高、成本低、均匀性好、易于控制、成膜温度低、无环境污染等特点。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所述装置的使用作进一步说明：
如附图所示本发明包括真空室13，沉积***和电源及控制***，真空室13设有抽真空口4，真空室13内设有磁控靶6和可旋转的衬底架14(衬底架14固定在由驱动机构驱动的旋转轴9上)，本发明沉积***是关键，包括靶***和衬底***，磁控靶6采用靶池结构，由两个磁控靶构成孪生靶，两个磁控靶6由一个中频电源8供电，频率为40KHz，功率为20kW，两个磁控靶6分别与中频电源8的二个输出联接，两靶交替为中频电源的正负极，构成孪生靶，避免了化合物在靶面的成核和生长，克服了靶中毒现象，使沉积速率大幅度提高。衬底架14与磁控靶6相对且平行放置，且距离可调(可通过上下调节衬底架的旋转轴来实现)，以便优化工艺参数。磁控靶6内设有冷却室5，冷却室5设有冷却介质7进口和出口。在真空室13中，每个单独的靶最好采用矩形靶池结构(这样衬底12旋转时，衬底12总是处于溅射等离子体中，较普通圆靶更有利于大面积镀膜)，靶池3底板采用导热性良好的紫铜，各个靶池3下面用分离的管道通水通电，以对靶池进行循环冷却和偏压控制。每个磁控靶背面放置铁硼强磁铁，磁场布置方向相同，形成闭合场，靶面磁场强度500Gauss；同时每个单独的靶磁场布局方式都为非平衡磁场。在进行沉积成膜时，将镓倾入靶池中，用冷却水循环冷却(如5--20℃冷却水)至低于镓熔点(29℃)，形成固态靶，为保证导热均匀，靶池深度设计为3mm。同时为了进一步提高膜-基附着力，本装置的衬底架14安装1000V左右的负偏压2，镀膜前进行原位离子清洗，得到清洁的衬底表面，成膜过程中再用适当能量的的离子轰击改善膜基附着力和薄膜内应力。
本发明中的衬底架安装加热器和热电偶1，可精确控制衬底温度。气体10流量可通过质量流量计11控制。真空***可由扩散泵和机械泵组成，也可以采用分子泵。沉积时工作气体为氮气、氩气混合气体。用质量流量计对气体的流量进行控制。
***启动时，先启动机械泵抽低真空，然后启动扩散泵抽高真空，当真空度达到5×10-3Pa时，启动加热装置，进行加热除气，去掉真空室壁、衬底架以及衬底上所吸附的空气，保持100℃左右的衬底温度，真空度达到5×10-3Pa时，停止加热，充入工作气体，开始进入镀膜过程，镀膜过程结束后，通氮气或自然冷却，等温度降到50℃以下时，取出衬底，整个工作流程结束。
本发明与目前国内外通用的GaN镀膜设备不同，充分利用了冷却金属靶技术、孪生技术、闭合磁场技术，特别利用了矩形靶的优点，可以在大面积衬底上形成均匀平滑的薄膜，以改进成膜厚度的均匀性，改善薄膜质量。本装置可克服MOCVD、HVPE等GaN沉积技术的缺点，如温度较高、对环境污染等。装置可采用计算机自动控制。本发明提供的设备充分体现了中频孪生镀膜技术的优点，克服了现有许多制备***的不足，具有镀膜效率高、镀膜成本低、操作方便、无环境污染等特点，具有极大的应用价值。

Claims (5)

1、一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置，包括真空室，真空室设有抽真空口，真空室内设有磁控靶和可旋转的衬底架，其特征在于：磁控靶采用靶池结构，由两个磁控靶构成孪生靶，两个磁控靶分别与中频电源的二个输出联接，衬底架与磁控靶相对且平行放置；磁控靶内设有冷却室，冷却室设有冷却介质进口和出口。
2、根据权利要求1所述的冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置，其特征在于：每个磁控靶的靶磁场布局方式均为非平衡磁场，独自形成闭合场。
3、根据权利要求1或2所述的冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置，其特征在于：磁控靶呈矩形靶池结构。
4、根据权利要求1或2所述的冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置，其特征在于：衬底架上设有衬底加热装置。
5、根据权利要求1或2所述的冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置，其特征在于：衬底加有0-1000V内连续可调的负偏压。
CN 200610124959 2006-11-07 2006-11-07 一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置 Pending CN1948546A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200610124959 CN1948546A (zh) 2006-11-07 2006-11-07 一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200610124959 CN1948546A (zh) 2006-11-07 2006-11-07 一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1948546A true CN1948546A (zh) 2007-04-18

Family

ID=38018169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200610124959 Pending CN1948546A (zh) 2006-11-07 2006-11-07 一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1948546A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101397650B (zh) * 2007-09-25 2011-07-13 佳能安内华股份有限公司 靶结构和靶保持装置
CN101544473B (zh) * 2009-03-06 2011-11-23 湖州金泰科技股份有限公司 无污染大面积镀制银镜的方法
CN102534511A (zh) * 2012-02-28 2012-07-04 东北大学 一种气相沉积薄膜的装置及其使用方法
CN102817004A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 中国科学院金属研究所 一种中频磁控溅射法制备纳米硅薄膜的方法及其专用装置
CN106367724A (zh) * 2016-09-28 2017-02-01 深圳市华星光电技术有限公司 溅射装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101397650B (zh) * 2007-09-25 2011-07-13 佳能安内华股份有限公司 靶结构和靶保持装置
CN101544473B (zh) * 2009-03-06 2011-11-23 湖州金泰科技股份有限公司 无污染大面积镀制银镜的方法
CN102817004A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 中国科学院金属研究所 一种中频磁控溅射法制备纳米硅薄膜的方法及其专用装置
CN102817004B (zh) * 2011-06-09 2014-02-05 中国科学院金属研究所 一种中频磁控溅射法制备纳米硅薄膜的方法及其专用装置
CN102534511A (zh) * 2012-02-28 2012-07-04 东北大学 一种气相沉积薄膜的装置及其使用方法
CN102534511B (zh) * 2012-02-28 2013-10-16 东北大学 一种气相沉积薄膜的装置及其使用方法
CN106367724A (zh) * 2016-09-28 2017-02-01 深圳市华星光电技术有限公司 溅射装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100594255C (zh) 一种用于制备稀土掺杂氮化镓发光薄膜的方法和装置
CN101880862B (zh) 多功能离子束溅射设备
CN1948546A (zh) 一种冷却金属镓靶中频孪生磁控溅射装置
CN101514440B (zh) 一种高电子迁移率氧化铟透明薄膜的制备方法
CN105714256A (zh) 一种磁控溅射低温制备dlc薄膜的方法
CN101880863A (zh) 多功能离子束溅射沉积与刻蚀设备
CN102776474A (zh) 用于基底表面处理的纳米复合涂层及其制备方法和装置
CN105177468A (zh) 一种Cu-Ag非晶合金薄膜及其制备方法
CN111575652A (zh) 真空镀膜设备及真空镀膜方法
CN100517572C (zh) 多晶硅薄膜制备方法
US20120017831A1 (en) Chemical vapor deposition method and system for semiconductor devices
CN100494479C (zh) 一种采用磁控溅射制备薄膜的方法
CN2734774Y (zh) 双离子束共溅射淀积原子层纳米薄膜设备
CN103681960A (zh) 一种制备cigs薄膜的前驱层cig的多步溅射工艺
EP3047054A2 (en) Methods of producing large grain or single crystal films
CN105132875B (zh) 一种扩散法制备高浓度梯度azo单晶导电薄膜的方法
CN102828152A (zh) 一种低电阻率Mo薄膜的制备方法
CN103014623A (zh) 一种铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层用陶瓷靶材制备方法
CN201169619Y (zh) 一种用于快速制备氮化镓薄膜的装置
CN105441877A (zh) 电阻式热蒸发制备铁磁性材料Fe3Si薄膜的工艺
CN103074586B (zh) 一种低温低损伤多功能复合镀膜的装置和方法
CN205692926U (zh) 一种锂离子电池的制作设备
CN203049026U (zh) 一种低温低损伤多功能复合镀膜的装置
CN101404304B (zh) 多晶硅薄膜组件的制备方法
CN104651793A (zh) 一种多晶硅表面金属薄膜的制备装置及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication