CN101538701A - 一种中频直流复合磁控溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中频直流复合磁控溅射装置，包括真空室、抽气系统、供气系统、膜厚测量与控制系统、电气控制柜，所述的真空室中装有直流平面磁控溅射靶，所述直流平面磁控溅射靶的两侧安装有一对中频孪生磁控溅射靶。本发明具有直流平面磁控溅射靶，所述直流平面磁控溅射靶的两侧安装有一对中频孪生磁控溅射靶，其非常适合在基材上镀上多层的化合物膜和单质膜。它的制造成本低，且方便灵活。

Description

一种中频直流复合磁控溅射装置

技术领域

本发明涉及新材料及表面技术领域，尤其涉及化合物薄膜与多层膜材料的磁控溅射装置。

背景技术

二维伸展的薄膜因具有特殊的成分、结构和尺寸效应而使其获得三维材料所没有的性能，同时又很节约材料，所以非常重要。例如集成电路、集成光路、磁泡等高密度集成器件，只有利用薄膜及其具有的性质才能设计、制造。又如大面积廉价太阳电池以及许多重要的光电子器件，只有以薄膜的形式使用昂贵的半导体材料和其他贵重材料，才使它们富有生命力。

制备薄膜的方法很多，相应的镀膜设备类型也很多，例如真空蒸发镀膜工艺、磁控溅射方法等。其中，磁控溅射方法与设备因具有沉积速率高、损伤基体较小、镀制膜层均匀致密、膜层与基体结合牢固、靶材易于选择、镀膜品种多、可大面积镀膜和大规模生产等优点而获得广泛的应用。但是，现有能精确控制和镀制大面积化合物薄膜与多层膜的磁控溅射设备的投入成本高，使用不够方便、灵活。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合镀制多层化合物与金属层薄膜的磁控溅射装置，它的制造成本低，且方便灵活，解决了现有技术的上述技术缺陷。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种中频直流复合磁控溅射装置，包括真空室、抽气系统、供气系统、膜厚测量与控制系统、电气控制柜，所述的真空室中装有直流平面磁控溅射靶，所述直流平面磁控溅射靶的两侧安装有一对中频孪生磁控溅射靶。

本发明的供气系统向高真空度的中空室内加入少量所需气体，例如氩、氧、氮等，气体分子在强电场的作用下电离而产生辉光放电。气体电离后产生的带正电荷的离子受电场加速而形成为等离子流，它们撞击到设置在阴极的靶材表面上，本发明设置有两种靶，即直流平面磁控溅射靶和中频孪生磁控溅射靶。撞击使靶表面的原子飞溅出来，以自由原子形式与反应气体分子形成化合物的形式沉积到真空室中待镀物件的表面形成薄膜层。如果真空室中的气体为惰性气体，则所述的原子飞溅出来后不会发生化学反应，从而直接沉积在待镀物件表面。

本发明的中频孪生磁控溅射靶接有中频电源，其规格一般可在40KHZ、40KVA左右。

作为本发明的优选，所述中频孪生磁控溅射靶活动可调地安装在真空室内。

作为本发明的优选，所述真空室内在直流平面磁控溅射靶和中频孪生磁控溅射靶上方安装有一可转动及上下移动的工件架。

作为本发明的优选，所述抽气系统由涡流分子泵、罗茨泵、机械泵、维持泵组成。

作为本发明的优选，在高阀口安装有节流阀，而控气系统设有多路供气口。上述结构有效地调节了气流的分布，提高了真空室内气体分布的均匀性。

作为优选，所述的供气路上安装有气体质量流量控制器。所述的气体质量流量控制器为高精度气体质量流量控制器。

作为优选，所述的工件架与直流平面磁控溅射靶和中频孪生磁控溅射靶之间安装有一开有孔的修正板。

作为优选，所述的真空室中设有加热装置。

作为优选，所述的真空室为卧式圆盘状，其前部、后部和顶部均开有工作口。

作为优选，所述的工件架为上传动行星轮结构，所述的膜厚测量与控制系统为石英晶体振荡仪。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明具有直流平面磁控溅射靶，所述直流平面磁控溅射靶的两侧安装有一对中频孪生磁控溅射靶，其非常适合在基材上镀上多层的化合物膜和单质膜；

2、本发明的中频孪生磁控溅射靶可以调整角度，使得本发明更加灵活地，可以适用于本发明的多层镀层的需要；

3、本发明由于采用石英晶体振荡仪和上传动行星轮结构能够及时检测镀层的情况，能够方便获得更加精确的镀层；

4、本发明由于在溅射靶和工件架之间设置了开有孔的修正板，上述修正板能够根据工艺要求进行调整，其各部位开孔面积是通过一定工艺条件下实测工件表面厚度的分布规律来确定的，其使得被镀物品上的镀层更加均匀，尤其适合于研究、中试和灵活多变的小规模生产。

附图说明

图1是本发明真空室内主结构示意图；

图2是本图1的侧示图；

图3是本发明机组的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

如图1，2，3所示，一种2200型圆盘形卧式中频直流复合磁控溅射装置，包括真空室1、抽气系统、供气系统、膜厚测量与控制系统、电气控制柜(未示出)，所述的真空室中装有直流平面磁控溅射靶2，该靶为银靶，所述直流平面磁控溅射靶2的两侧安装有一对中频孪生磁控溅射靶3，该靶为钛靶。所述中频孪生磁控溅射靶3可旋转地安装在真空室内，同时中频孪生磁控溅射靶3还能上下移动。所述真空室1内在直流平面磁控溅射靶2和中频孪生磁控溅射靶2上方安装有一可活动的工件架4。所述抽气系统由涡流分子泵5、罗茨泵6、机械泵、维持泵组成。在高阀口处安装有节流阀10，而控气系统设有多路供气路11。所述的供气路11上安装有市售的高精度气体质量流量控制器。所述的工件架4与直流平面磁控溅射靶2和中频孪生磁控溅射靶3之间安装有一开有孔的修正板(图中未示出)。所述的真空室中设有加热盘管13。所述的工件架4为上传动行星轮结构，工件架4上安装有工件41，所述的膜厚测量与控制系统为石英晶体振荡仪。

其中，真空室1的室内尺寸是直径×高＝2200mm×400mm，其室壁材料采用SUS304不锈钢，它是圆盘形，在本实施例中为卧式，并且前后开门，吊顶开门。

真空室1内的直流平面磁控溅射靶2接有直流电源，电源为40KVA(800V/50A)，直流平面磁控溅射靶2两旁为一对中频孪生磁控溅射靶3。它们的尺寸都为长2100mm、宽150mm、厚10mm。钛靶可按工艺要求调整角度。中频磁控溅射电源规格为40KHZ、40KVA(800V/50A)。所述工件架4为上传动行星轮结构。工件的最大尺寸为长1700mm、宽1000mm、厚8mm。其公转速度为0～10转/分钟，其变频器控制无级可调。本实施例的加热装置为加热盘管13，它是直接水冷。同时，本实施例的真空室具有三个观察窗口，窗口上带手动遮板。其内衬护板安装在滑动的导轨上，其能方便地取出清洗。

如图3所示，本实施例的机械泵、维持泵均为旋片泵。它带有2台F400/3500涡轮分子泵5，1台600罗茨泵6，1台2X-70旋片泵7，1台2X-15旋片泵8。

本实施例的真空阀门采用气动挡板阀。本实施例还采用了波纹管以实现管道减震。

本实施例配有配四路高精度的气体质量流量控制器，精确控制各气体流量及比例。抽气系统与供气系统的示意图如附图3所示。

本实施例膜厚测量与控制采用石英晶体振荡仪，其膜厚精确度达0.1nm，实时动态控制。其探头冷却水有水流报警，它除监控膜厚外，还能控制沉积速度。为显著改善镀膜厚度均匀性，本实施例在工件架与磁控溅射靶之间安装修正挡板，其各部位开孔面积基于实测工件表面厚度的分布规律来确定的。开空面积和位置是根据不同被镀产品的形状而决定的，本领域的普通技术人员在有限次的实验内能得到合适开空位置与面积。

Claims (10)

1、一种中频直流复合磁控溅射装置，包括真空室、抽气系统、供气系统、膜厚测量与控制系统、电气控制柜，其特征在于：所述的真空室中装有直流平面磁控溅射靶，所述直流平面磁控溅射靶的两侧安装有一对中频孪生磁控溅射靶。

2、根据权利要求1所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：所述中频孪生磁控溅射靶活动可调地安装在真空室内。

3、根据权利要求1所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：所述真空室内在直流平面磁控溅射靶和中频孪生磁控溅射靶上方安装有一可活动的工件架。

4、根据权利要求1所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：所述抽气系统包括涡流分子泵、罗茨泵、机械泵、维持泵。

5、根据权利要求4所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：在高阀口处安装节流阀，而控气系统设有多路供气路。

6、根据权利要求1所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：所述的供气路上安装有气体质量流量控制器。

7、根据权利要求3所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：所述的工件架与直流平面磁控溅射靶和中频孪生磁控溅射靶之间安装有一开有孔的修正板。

8、根据权利要求1所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：所述的真空室中设有加热装置。

9、根据权利要求1所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：所述的真空室为卧式圆盘状，其前部、后部和顶部均开有工作口。

10、根据权利要求1所述的中频直流复合磁控溅射装置，其特征在于：所述的工件架为上传动行星轮结构，所述的膜厚测量与控制系统为石英晶体振荡仪。

Images