CN104164653B - 一种磁控溅射设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁控溅射设备及方法，用于在磁控溅射沉积后，对沉积在被加工工件表面的薄膜层表面进行轰击，使其表面粗糙化；磁控溅射设备包括反应腔室、溅射电源、基座、靶材、轰击气源和偏压单元，溅射电源与靶材电连接，用以向靶材输出溅射功率；轰击气源用于在完成磁控溅射沉积之后向反应腔室内通入不与沉积在被加工工件表面上的薄膜发生反应的轰击气体，并由偏压单元和/或溅射电源将轰击气体激发形成等离子体；偏压单元用于向基座加载负偏压，以使等离子体轰击被加工工件上经过磁控溅射沉积后形成的薄膜表面。本发明提供的磁控溅射设备，其可以避免出现金属电极层剥落的问题，且不仅生产投入成本较低，而且可以保持原有的工艺流程基本不变。

Description

一种磁控溅射设备及方法

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种磁控溅射设备及方法。

背景技术

在制备太阳能电池、LED芯片等的过程中，通常采用磁控溅射设备在基片的表面沉积薄膜（例如ITO、AZO）。

图1为一种磁控溅射设备的结构简图。请参阅图1，磁控溅射设备包括反应腔室1、卡盘2、靶材3和磁控管4。其中，卡盘2位于反应腔室1的底部，用于承载基片5；靶材3设置在反应腔体1的顶部，并与设置在反应腔室1外部的电源（图中未示出）连接，电源向靶材3提供偏压；磁控管4设置在靶材3的上方，并在驱动设备（图中未示出）的驱动下扫描靶材3的表面，从而将等离子体6聚集在靶材3的下方。

目前，使用上述磁控溅射设备在基片表面上沉积薄膜之后，还需要使用蒸镀设备在薄膜上沉积金属电极层。然而，由于采用蒸镀沉积的方式获得的金属电极层较疏松，导致其与溅射沉积的薄膜之间的结合力较小，从而容易造成金属电极层剥落。

为此，人们采用一种金属磁控溅射设备代替蒸镀设备来在薄膜上沉积金属电极层，使用金属磁控溅射设备获得的金属电极层较紧密，且与溅射沉积的薄膜之间的结合力较大，从而可以避免出现金属电极层剥落的问题。然而，由于需要增设金属磁控溅射设备，以代替蒸镀设备，这不仅增加了生产投入成本，而且还改变了工艺流程，从而增加了运营成本和技术风险。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种磁控溅射设备及方法，其可以避免出现金属电极层剥落的问题，从而可以提高产品质量；此外，其不仅生产投入成本较低，而且可以保持原有的工艺流程基本不变，从而可以降低运营成本和技术风险。

本发明提供一种磁控溅射设备，用于在磁控溅射沉积后，对沉积在被加工工件表面上的薄膜层表面进行轰击，以使该表面粗糙化；所述磁控溅射设备包括反应腔室、溅射电源、基座、靶材，以及轰击气源和偏压单元，其中：所述溅射电源与所述靶材电连接，用以向所述靶材输出溅射功率；所述轰击气源用于在完成磁控溅射沉积之后向所述反应腔室内通入不与沉积在被加工工件表面上的薄膜发生反应的轰击气体，并由所述偏压单元和/或所述溅射电源将所述轰击气体激发形成等离子体；所述偏压单元用于向所述基座加载负偏压，以使所述等离子体轰击所述被加工工件表面上经过磁控溅射沉积后形成的所述薄膜表面。

其中，所述溅射电源为射频电源，或者为射频电源和直流电源的结合。

其中，所述偏压单元包括可变电容或可变电感，所述可变电容或可变电感的一端与所述基座电连接，所述可变电容或可变电感的另一端接地。

其中，所述偏压单元包括并联的可变电容和固定电感，或者包括并联的可变电容和可变电感，所述可变电容的一端与所述基座电连接，所述可变电容的另一端接地；或者所述偏压单元包括并联的固定电容和可变电感，所述固定电容的一端与所述基座电连接，所述固定电容的另一端接地。

其中，所述偏压单元包括选择开关和至少两个固定电容，其中，所述选择开关的一端与所述基座电连接，所述选择开关的另一端选择性地与所有所述固定电容中的其中至少一个的一端电连接；所有所述固定电容的另一端接地；或者所述偏压单元包括选择开关和至少两个固定电感，其中，所述选择开关的一端与所述基座电连接，所述选择开关的另一端选择性地与所有所述固定电感中的其中至少一个的一端电连接；所有所述固定电感的另一端接地；或者所述偏压单元包括选择开关、至少一个固定电容和至少一个固定电感，其中，所述选择开关的一端与所述基座电连接，所述选择开关的另一端选择性地与所有所述固定电容和固定电感中的其中至少一个的一端电连接；所有所述固定电容和固定电感的另一端接地。

其中，所述偏压单元包括通断开关，以及固定电容和/或固定电感，且所述通断开关的数量与所述固定电容和/或固定电感的数量相对应，其中，每个所述通断开关的一端与所述基座电连接，每个所述通断开关的另一端和与之对应的所述固定电容和/或固定电感的一端电连接；所述通断开关用于接通或断开在相应的固定电容和/或固定电感与所述基座之间的电路；所述至少两个固定电容和/或固定电感的另一端均接地。

优选地，所述溅射电源为射频电源，所述射频电源的射频功率的范围在200-800W。

优选地，所述溅射电源为射频电源和直流电源的结合，所述射频电源的射频功率的范围在300-500W；所述直流电源的输出功率的范围在100-400W。

其中，所述反应腔室的腔室压力的范围在5-50mT。

其中，所述偏压单元包括激励电源和与之电连接匹配器，其中所述匹配器与所述基座电连接；所述激励电源用于在完成磁控溅射工艺之后激发所述轰击气体形成等离子体，同时向所述基座加载负偏压。

其中，所述激励电源的输出功率的范围在100-800W。

其中，所述反应腔室的腔室压力的范围在5-50mT。

其中，所述激励电源的输出频率为13.56MHz、27.12MHz或2MHz。

优选地，所述负偏压的绝对值大于50V。

其中，所述轰击气体包括氩气、氦气或氮气。

本发明还提供一种磁控溅射方法，用于在磁控溅射沉积后，对沉积在被加工工件表面上的薄膜层表面进行轰击，以使该表面粗糙化；其应用了上述本发明提供的所述磁控溅射设备，所述磁控溅射方法包括以下步骤：S1，开启所述溅射电源并向所述反应腔室内通入工艺气体，以在被加工工件表面上沉积薄膜；S2，在完成磁控溅射沉积之后，停止向所述反应腔室内通入所述工艺气体，并向所述反应腔室内通入不与所述薄膜发生反应的轰击气体；S3，向所述基座加载负偏压，同时关闭所述溅射电源，或者，向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态，以激发所述轰击气体形成等离子体，使由所述轰击气体形成的等离子体轰击所述被加工工件表面上经过磁控溅射沉积后形成的所述薄膜表面。

其中，在所述步骤S3中，当向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态时，包括下述步骤：设定所述溅射电源为射频电源；通过所述激励电源和与之电连接的所述匹配器向所述基座加载负偏压；利用所述溅射电源与所述激励电源共同激发所述轰击气体形成等离子体；所述射频电源的射频功率的功率范围在100-800W。

其中，在所述步骤S3中，当向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态时，包括下述步骤：设定所述溅射电源为直流电源；通过所述激励电源和与之电连接的所述匹配器向所述基座加载负偏压；利用所述溅射电源与所述激励电源共同激发所述轰击气体形成等离子体；所述直流电源的输出功率的范围在50-600W。

其中，在所述步骤S3中，当向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态时，包括下述步骤：设定所述溅射电源为射频电源和直流电源的结合；通过所述激励电源和与之电连接的所述匹配器向所述基座加载负偏压；利用所述溅射电源与所述激励电源共同激发所述轰击气体形成等离子体；所述射频电源的射频功率的功率范围在100-500W；所述直流电源的输出功率的范围在50-300W。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的磁控溅射设备，其在完成磁控溅射沉积之后通过借助轰击气源向反应腔室内提供不与沉积在被加工工件表面上的薄膜发生反应的轰击气体，并借助偏压单元和/或溅射电源激发该轰击气体形成等离子体，同时借助偏压单元对基座加载负偏压，可以使等离子体轰击被加工工件的表面，以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化，从而在进行在薄膜表面上沉积金属电极层的工艺时，可以增大薄膜表面与金属电极层之间的结合力，进而可以避免金属电极层剥落，提高产品质量。而且，本发明提供的磁控溅射设备无需另设金属磁控溅射设备来沉积金属电极层，而仅需在原有的设备上增加偏压单元和轰击气源即可解决金属电极层剥落的问题，从而不仅可以降低生产投入成本，而且还可以保持原有的工艺流程基本不变，从而可以降低运营成本和技术风险。

本发明提供的磁控溅射方法，在完成磁控溅射沉积之后，通过向反应腔室内通入轰击气体，并激发该轰击气体形成等离子体，同时向基座加载负偏压，可以使等离子体轰击被加工工件的表面，以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化，从而在进行在薄膜表面上沉积金属电极层的工艺时，可以增大薄膜表面与金属电极层之间的结合力，进而可以避免金属电极层剥落，提高产品质量。而且，采用本发明提供的磁控溅射方法能够降低过多的运营成本和技术风险。

附图说明

图1为一种磁控溅射设备的结构简图；

图2为本发明第一实施例提供的磁控溅射设备的结构简图；

图3为图2中偏压单元的五种结构的电路图；

图4为本发明第二实施例提供的磁控溅射设备的结构简图；以及

图5为本发明提供的磁控溅射方法的流程框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的磁控溅射设备及方法进行详细地描述。

图2为本发明第一实施例提供的磁控溅射设备的结构简图。图3为图2中偏压单元的五种结构的电路图。请一并参阅图2和图3，磁控溅射设备包括反应腔室10、溅射电源、偏压单元15和轰击气源（图中未示出）。其中，在反应腔室10内设置有用于承载被加工工件13的基座14，并且在反应腔室10内的顶部，且与基座14相对应的位置处设置有靶材12；溅射电源与靶材12电连接，用以向靶材12输出溅射功率，在本实施例中，溅射电源为射频电源111和直流电源112的结合，即，二者分别与靶材12电连接，用以在进行磁控溅射沉积时，同时激发反应腔室10内的工艺气体形成等离子体，并使其轰击靶材12，从而在置于基座14上被加工工件13的表面上沉积薄膜。

轰击气源用于在完成磁控溅射沉积之后向反应腔室10内提供不与沉积在被加工工件13表面上的薄膜发生反应的轰击气体，轰击气体包括氩气、氦气或氮气等；而且，偏压单元15和/或上述溅射电源均可用于激发轰击气体形成等离子体，并且偏压单元15用于向基座14加载负偏压，这可以使该等离子体轰击沉积在被加工工件13表面上的薄膜表面，以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化，从而在进行在薄膜表面上沉积金属电极层的工艺时，可以增大薄膜表面与金属电极层之间的结合力，进而可以避免金属电极层剥落，提高产品质量。而且，本实施例提供的磁控溅射设备与现有技术相比，无需另设金属磁控溅射设备来沉积金属电极层，而仅需在原有的设备上增加偏压单元15和轰击气源即可解决金属电极层剥落的问题，从而不仅可以降低生产投入成本，而且还可以保持原有的工艺流程基本不变，从而可以降低运营成本和技术风险。

需要说明的是，本实施例提供的磁控溅射设备需要根据偏压单元15的不同结构，而在磁控溅射沉积之后选择是单独借助溅射电源激发轰击气体形成等离子体，还是单独借助偏压单元15激发轰击气体形成等离子体，或者借助溅射电源和偏压单元15同时激发轰击气体形成等离子体。下面针对偏压单元15的不同结构进行详细地描述。

具体地，图3为图2中偏压单元的五种结构的电路图。如3所示，第一种结构的偏压单元15包括可变电容C1，可变电容C1的一端与基座14电连接，可变电容C1的另一端接地，从而形成如图3中a图的电路，在完成磁控溅射沉积之后，可以保持溅射电源处于开启状态，并借助轰击气源向反应腔室10的内部通入轰击气体，溅射电源会激发该轰击气体形成等离子体，在这种情况下，上述电路的电抗会使基座14产生负偏压，并且，通过采用手动或者自动的方式调节可变电容C1的电容值，来改变上述电路的电抗值，可以调节基座14的负偏压值，以使等离子体能够朝向置于基座14上的被加工工件13的表面轰击，从而可以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化。

第二种结构的偏压单元15包括可变电感L1，可变电感L1的一端与基座14电连接，可变电感L1的另一端接地，从而形成如图3中b图的电路，在完成磁控溅射沉积之后，可以保持溅射电源处于开启状态，并借助轰击气源向反应腔室10的内部通入轰击气体，溅射电源会激发该轰击气体形成等离子体，在这种情况下，上述电路的电抗会使基座14产生负偏压，并且，通过采用手动或者自动的方式调节可变电感L1的电感值，来改变上述电路的电抗值，可以调节基座14的负偏压值，以使等离子体能够朝向置于基座14上的被加工工件13的表面轰击，从而可以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化。

第三种结构方式的偏压单元15包括并联的可变电容C1和固定电感L1，可变电容C1的一端与基座14电连接，可变电容C1的另一端接地，从而形成如图3中c图的电路，在完成磁控溅射沉积之后，可以保持溅射电源处于开启状态，并借助轰击气源向反应腔室10的内部通入轰击气体，溅射电源会激发该轰击气体形成等离子体，在这种情况下，上述电路的电抗会使基座14产生负偏压，并且，通过采用手动或者自动的方式调节可变电容C1的电容值，来改变上述电路的电抗值，可以调节基座14的负偏压值，以使等离子体能够朝向置于基座14上的被加工工件13的表面轰击，从而可以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化。

需要说明的是，偏压单元15也可以包括并联的可变电容和可变电感，可变电容的一端与基座电连接，可变电容的另一端接地，通过共同调节可变电容的电容值和可变电感的电感值，可以调节基座14的负偏压值；或者，偏压单元15还可以包括并联的固定电容和可变电感，固定电容的一端与基座电连接，固定电容的另一端接地，通过调节可变电感的电感值，可以调节基座14的负偏压值。

第四种结构方式的偏压单元15可以包括选择开关和至少两个固定电容，或者包括选择开关和至少两个固定电感，或者包括选择开关、至少一个固定电容和至少一个固定电感，例如，如图3中d图所示，偏压单元15包括选择开关K1、固定电容C1、C2和固定电感L1，选择开关K1的一端与基座电连接，另一端选择性地与所有固定电容和/或固定电感中的其中至少一个的一端电连接；所有固定电容和/或固定电感的另一端均接地，从而形成如图3中d图的电路，在完成磁控溅射沉积之后，可以保持溅射电源处于开启状态，并借助轰击气源向反应腔室10的内部通入轰击气体，溅射电源会激发该轰击气体形成等离子体，在这种情况下，上述电路的电抗会使基座14产生负偏压，并且，通过采用手动或者自动的方式控制选择开关K1选择性地与所有固定电容和/或固定电感中的其中至少一个的一端电连接，来改变上述电路的电抗值，可以调节基座14的负偏压值，以使等离子体能够朝向置于基座14上的被加工工件13的表面轰击，从而可以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化。

第五种结构方式的偏压单元15包括通断开关，以及固定电容和/或固定电感，且通断开关的数量与固定电容和/或固定电感的数量相对应，例如，如图3中e图所示，偏压单元15可以包括通断开关K1、K2、K3、固定电容C1、C2和固定电感L1，其中，每个通断开关的一端与基座电连接，每个通断开关的另一端和与之对应的固定电容或固定电感的一端电连接；通断开关用于接通或断开在相应的固定电容和/或固定电感与基座之间的电路；至少两个固定电容和/或固定电感的另一端均接地，从而形成如图3中e图的电路，在完成磁控溅射沉积之后，可以保持溅射电源处于开启状态，并借助轰击气源向反应腔室10的内部通入轰击气体，溅射电源会激发该轰击气体形成等离子体，在这种情况下，上述电路的电抗会使基座14产生负偏压，并且，通过采用手动或者自动的方式控制通断开关K1、K2、K3的通断，来改变上述电路的电抗值，可以调节基座14的负偏压值，以使等离子体能够朝向置于基座14上的被加工工件13的表面轰击，从而可以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化。

优选地，当偏压单元15采用上述五种结构时，射频电源111的射频功率的范围在300-500W；直流电源112的输出功率的范围在100-400W；反应腔室10的腔室压力的范围在5-50mT；负偏压值的绝对值大于50V。

需要说明的是，在本实施例中，溅射电源为射频电源111和直流电源112的结合，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以省去直流电源112，而仅采用射频电源111激发轰击气体形成等离子体，在这种情况下，优选地，射频电源111的射频功率的范围在200-800W。

还需要说明的是，偏压单元的结构并不局限于本实施例所提供的上述五种结构，在实际应用中，也可以仅采用能够使基座产生所需负偏压值的固定电容或固定电感等的结构，只要偏压单元的结构能够在基座上加载负偏压即可。

进一步需要说明的是，通过实验发现，在由轰击气体形成的等离子体对薄膜表面的轰击之后，该薄膜表面的形貌为团簇状或颗粒状，即，该薄膜表面实现粗糙化，从而在进行在薄膜表面上沉积金属电极层的工艺时，可以增大薄膜表面与金属电极层之间的结合力，进而可以避免金属电极层剥落，提高产品质量。此外，在实际应用中，可以通过调节偏压单元15的电抗值，来控制轰击气体对薄膜表面的轰击力度，以保证在不影响薄膜的性能的前提下，尽可能的增强薄膜表面的粗糙程度。

图4为本发明第二实施例提供的磁控溅射设备的结构简图。请参阅图4，本实施例提供的磁控溅射设备与上述第一实施例相比，同样包括反应腔室10、溅射电源和偏压单元15，由于反应腔室10、溅射电源和偏压单元15的结构和功能在上述第一实施例中已有了详细地描述，在此不在赘述。

下面仅对本实施例提供的磁控溅射设备与上述实施例的不同点进行详细地表述：具体地，在本实施例中，偏压单元15包括激励电源17和与之电连接的匹配器16。其中，匹配器16与基座14电连接，用以使激励电源17与基座14的阻抗相匹配，以降低激励电源17的损耗；激励电源17用于在完成磁控溅射沉积之后激发轰击气体形成等离子体，同时向基座14加载负偏压，激励电源17可以为射频电源，其输出频率包括13.56MHz、27.12MHz或2MHz。由此可知，本实施例提供的磁控溅射设备与上述实施例的不同点在于，即：借助激励电源17代替上述实施例中的五种电路，来使基座14产生负偏压。优选地，当偏压单元15采用激励电源17时，激励电源17的输出功率范围在100-800W；反应腔室的腔室压力的范围在5-50mT；负偏压值的绝对值大于50V。

另外，在完成磁控溅射沉积之后，可以关闭溅射电源，而单独借助激励电源17激发轰击气体形成等离子体，同时向基座14加载负偏压，并且，通过调节激励电源17的输出功率，可以调节加载在基座14上的负偏压值，以使等离子体能够朝向置于基座14上的被加工工件13的表面轰击，从而可以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化。

需要说明的是，在本实施例中，在完成磁控溅射沉积之后，关闭溅射电源，而单独借助激励电源17激发轰击气体形成等离子体，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以在完成磁控溅射沉积之后，保持溅射电源处于开启状态，即，借助溅射电源和激励电源17同时激发轰击气体形成等离子体，并借助激励电源17向基座14加载负偏压，在这种情况下，通过调节激励电源17和溅射电源的输出功率之和，可以调节加载至基座14上的负偏压值。此外，溅射电源可以为射频电源111、直流电源112或二者的结合，优选地，当溅射电源为射频电源111时，射频电源111的射频功率的范围在100-800W；当溅射电源为直流电源112时，直流电源112的输出功率的范围在50-600W；当溅射电源为射频电源111和直流电源112的结合时，射频电源的射频功率的功率范围在100-500W；直流电源的输出功率的范围在50-300W。

或者，还可以在完成磁控溅射沉积之后，保持溅射电源处于开启状态，用以单独激发轰击气体形成等离子体；然后，再关闭溅射电源同时开启激励电源17，以在基座14上加载负偏压。

综上所述，本实施例提供的磁控溅射设备，其在完成磁控溅射沉积之后通过借助轰击气源向反应腔室10内提供不与沉积在被加工工件13表面上的薄膜发生反应的轰击气体，并借助偏压单元15和/或溅射电源激发该轰击气体形成等离子体，同时借助偏压单元15对基座14加载负偏压，可以使等离子体轰击被加工工件13的表面，以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化，从而在进行在薄膜表面上沉积金属电极层的工艺时，可以增大薄膜表面与金属电极层之间的结合力，进而可以避免金属电极层剥落，提高产品质量。而且，本实施例提供的磁控溅射设备无需另设金属磁控溅射设备来沉积金属电极层，而仅需在原有的设备上增加偏压单元和轰击气源即可解决金属电极层剥落的问题，从而不仅可以降低生产投入成本，而且还可以保持原有的工艺流程基本不变，从而可以降低运营成本和技术风险。

作为另一个技术方案，本发明提供一种磁控溅射方法，用于在磁控溅射沉积后，对沉积在被加工工件表面上的薄膜层表面进行轰击，以使其表面粗糙化，图5为本发明提供的磁控溅射方法的流程框图，请参阅图5，其采用了上述各个实施例提供的磁控溅射设备，具体地，该磁控溅射方法包括以下步骤：

S1，开启溅射电源并向反应腔室10内通入工艺气体，在被加工工件13表面上沉积薄膜；

S2，在完成磁控溅射沉积之后，停止向反应腔室10内通入工艺气体，并向反应腔室10内通入不与薄膜发生反应的轰击气体；

S3，向基座14加载负偏压同时关闭溅射电源，或者，向基座14加载负偏压同时保持溅射电源处于开启状态，以激发轰击气体形成等离子体，使由轰击气体形成的等离子体轰击被加工工件13上经过磁控溅射沉积后形成的薄膜的表面。

在本实施例中，步骤S3中，当向基座14加载负偏压同时保持溅射电源处于开启状态时，包括下列步骤：设定溅射电源为射频电源111；通过激励电源17和与之电连接的匹配器16向基座14加载负偏压；利用溅射电源与激励电源17共同激发轰击气体形成等离子体；射频电源的射频功率的功率范围在100-800W。

需要说明的是，在本实施例中，当向基座14加载负偏压同时保持溅射电源处于开启状态时，设定溅射电源为射频电源111，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，可以设定溅射电源为直流电源112，直流电源112的输出功率的范围在50-600W，也可以设定溅射电源为射频电源111和直流电源112的结合，射频电源111的射频功率的功率范围在100-500W，直流电源112的输出功率的范围在50-300W，这两种方式与本实施例相类似，均通过激励电源17和与之电连接的匹配器16向基座14加载负偏压，利用溅射电源与激励电源17共同激发轰击气体形成等离子体。

还需要说明的是，在步骤S3中，当向基座14加载负偏压同时保持溅射电源处于开启状态时，偏压单元15可以采用如图3中所示的五种结构，利用溅射电源激发轰击气体形成等离子体，通过偏压单元15向基座14产生负偏压。

进一步需要说明的是，在步骤S3中，当向基座14加载负偏压同时关闭所述溅射电源时，偏压单元15为激励电源17和与之电连接的匹配器16，这种情况下，通过激励电源17和与之电连接的匹配器16向基座14加载负偏压，以及激发轰击气体形成等离子体。

综上所述，本实施例提供的磁控溅射方法，其该方法在完成磁控溅射沉积之后，通过向反应腔室10内通入轰击气体，并激发该轰击气体等离子体，同时向基座14加载负偏压，可以使等离子体轰击被加工工件13的表面，以使沉积在该表面上的薄膜表面粗糙化，从而在进行在薄膜表面上沉积金属电极层的工艺时，可以增大薄膜表面与金属电极层之间的结合力，进而可以避免金属电极层剥落，提高产品质量。而且，本实施例提供的磁控溅射方法可以保持原有的工艺流程基本不变，从而可以降低过多的运营成本和技术风险。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种磁控溅射设备，其特征在于，用于在磁控溅射沉积后，对沉积在被加工工件表面上的薄膜层表面进行轰击，以使该表面粗糙化；所述磁控溅射设备包括反应腔室、溅射电源、基座、靶材，以及轰击气源和偏压单元，其中：

所述溅射电源与所述靶材电连接，用以向所述靶材输出溅射功率；

所述轰击气源用于在完成磁控溅射沉积之后向所述反应腔室内通入不与沉积在所述被加工工件表面上的薄膜发生反应的轰击气体，并由所述偏压单元和/或所述溅射电源将所述轰击气体激发形成等离子体；

所述偏压单元与所述基座电连接，所述偏压单元的电抗值可调，所述偏压单元用于向所述基座加载负偏压，以使所述等离子体轰击所述被加工工件表面上经过磁控溅射沉积后形成的所述薄膜表面；通过调节所述偏压单元的电抗值来调节向所述基座加载的负偏压值，从而控制所述轰击气体对所述薄膜表面的轰击力度。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述溅射电源为射频电源，或者为射频电源和直流电源的结合。

3.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述偏压单元包括可变电容或可变电感，所述可变电容或可变电感的一端与所述基座电连接，所述可变电容或可变电感的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述偏压单元包括并联的可变电容和固定电感，或者包括并联的可变电容和可变电感，所述可变电容的一端与所述基座电连接，所述可变电容的另一端接地；或者

所述偏压单元包括并联的固定电容和可变电感，所述固定电容的一端与所述基座电连接，所述固定电容的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述偏压单元包括选择开关和至少两个固定电容，其中，所述选择开关的一端与所述基座电连接，所述选择开关的另一端选择性地与所有所述固定电容中的其中至少一个的一端电连接；所有所述固定电容的另一端接地；或者

所述偏压单元包括选择开关和至少两个固定电感，其中，所述选择开关的一端与所述基座电连接，所述选择开关的另一端选择性地与所有所述固定电感中的其中至少一个的一端电连接；所有所述固定电感的另一端接地；或者

所述偏压单元包括选择开关、至少一个固定电容和至少一个固定电感，其中，所述选择开关的一端与所述基座电连接，所述选择开关的另一端选择性地与所有所述固定电容和固定电感中的其中至少一个的一端电连接；所有所述固定电容和固定电感的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述偏压单元包括通断开关，以及固定电容和/或固定电感，且所述通断开关的数量与所述固定电容和/或固定电感的数量相对应，其中，每个所述通断开关的一端与所述基座电连接，每个所述通断开关的另一端和与之对应的所述固定电容和/或固定电感的一端电连接；所述通断开关用于接通或断开在相应的固定电容和/或固定电感与所述基座之间的电路；

至少两个所述固定电容和/或固定电感的另一端均接地。

7.根据权利要求2所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述溅射电源为射频电源，所述射频电源的射频功率的范围在200-800W。

8.根据权利要求2所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述溅射电源为射频电源和直流电源的结合，所述射频电源的射频功率的范围在300-500W；所述直流电源的输出功率的范围在100-400W。

9.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述反应腔室的腔室压力的范围在5-50mTorr。

10.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述偏压单元包括激励电源和与之电连接匹配器，其中

所述匹配器与所述基座电连接；

所述激励电源用于在完成磁控溅射工艺之后激发所述轰击气体形成等离子体，同时向所述基座加载负偏压。

11.根据权利要求10所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述激励电源的输出功率的范围在100-800W。

12.根据权利要求10所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述反应腔室的腔室压力的范围在5-50mTorr。

13.根据权利要求10所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述激励电源的输出频率为13.56MHz、27.12MHz或2MHz。

14.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述负偏压的绝对值大于50V。

15.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述轰击气体包括氩气、氦气或氮气。

16.一种磁控溅射方法，其特征在于，用于在磁控溅射沉积后，对沉积在被加工工件表面上的薄膜层表面进行轰击，以使该表面粗糙化；其应用了权利要求1-9、14或15任意一项所述磁控溅射设备，所述磁控溅射方法包括以下步骤：

S1，开启所述溅射电源并向所述反应腔室内通入工艺气体，以在被加工工件表面上沉积薄膜；

S2，在完成磁控溅射沉积之后，停止向所述反应腔室内通入所述工艺气体，并向所述反应腔室内通入不与所述薄膜发生反应的轰击气体；

S3，向所述基座加载负偏压，同时关闭所述溅射电源，或者，向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态，以激发所述轰击气体形成等离子体，使由所述轰击气体形成的等离子体轰击所述被加工工件表面上经过磁控溅射沉积后形成的所述薄膜表面。

17.一种磁控溅射方法，其特征在于，用于在磁控溅射沉积后，对沉积在被加工工件表面上的薄膜层表面进行轰击，以使该表面粗糙化；其应用了权利要求10至13任意一项所述磁控溅射设备，所述磁控溅射方法包括以下步骤：

S1，开启所述溅射电源并向所述反应腔室内通入工艺气体，以在被加工工件表面上沉积薄膜；

S2，在完成磁控溅射沉积之后，停止向所述反应腔室内通入所述工艺气体，并向所述反应腔室内通入不与所述薄膜发生反应的轰击气体；

S3，向所述基座加载负偏压，同时关闭所述溅射电源，或者，向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态，以激发所述轰击气体形成等离子体，使由所述轰击气体形成的等离子体轰击所述被加工工件表面上经过磁控溅射沉积后形成的所述薄膜表面。

18.根据权利要求17所述的磁控溅射方法，其特征在于，在所述步骤S3中，当向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态时，包括下述步骤：

设定所述溅射电源为射频电源；

通过所述激励电源和与之电连接的所述匹配器向所述基座加载负偏压；

利用所述溅射电源与所述激励电源共同激发所述轰击气体形成等离子体；

所述射频电源的射频功率的功率范围在100-800W。

19.根据权利要求17所述的磁控溅射方法，其特征在于，在所述步骤S3中，当向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态时，包括下述步骤：

设定所述溅射电源为直流电源；

通过所述激励电源和与之电连接的所述匹配器向所述基座加载负偏压；

利用所述溅射电源与所述激励电源共同激发所述轰击气体形成等离子体；

所述直流电源的输出功率的范围在50-600W。

20.根据权利要求17所述的磁控溅射方法，其特征在于，在所述步骤S3中，当向所述基座加载负偏压同时保持所述溅射电源处于开启状态时，包括下述步骤：

设定所述溅射电源为射频电源和直流电源的结合；

通过所述激励电源和与之电连接的所述匹配器向所述基座加载负偏压；

利用所述溅射电源与所述激励电源共同激发所述轰击气体形成等离子体；

所述射频电源的射频功率的功率范围在100-500W；

所述直流电源的输出功率的范围在50-300W。