CN110616409A - 一种磁控溅射镀膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁控溅射镀膜方法。这种磁控溅射镀膜方法通过将靶材分割成多个单元块，并调节磁块的位置使磁力线位于对应的单元块上第一中线的一侧或第二中线的一侧，当靶材不满足生产要求时，将对应的单元块绕其中心点旋转180°即可继续使用，提高了对靶材的利用率，减少了玻璃镀膜的成本；制备镀膜盖板，沉积速率快、工作效率高、膜层品质可控，镀膜过程全部在真空环境下，安全无污染；能够很好的消除了远端低能级沉积，从而使得膜的沉积均匀性更高，色差大幅减小。

Description

一种磁控溅射镀膜方法

技术领域

本发明属于磁控溅射镀膜的技术领域，具体涉及一种磁控溅射镀膜方法。

背景技术

磁控溅射是物理气相沉积的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多种材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，上世纪80年代开始，磁控溅射技术得到迅猛的发展，其应用领域得到了极大的推广。现在磁控溅射技术已经在镀膜领域占有举足轻重的地位，在工业生产和科学领域发挥着极大的作用。正是近来市场上各方面对高质量薄膜日益增长的需要使磁控溅射不断的发展。在许多方面，磁控溅射薄膜的表现都比物理蒸发沉积制成的要好；而且在同样的功能下采用磁控溅射技术制得的能够比采用其他技术制得的要厚。因此，磁控溅射技术在许多应用领域包括制造硬的、抗磨损的、低摩擦的、抗腐蚀的、装潢的以及光电学薄膜等方面具有重要是影响。

由于粉体材料具有比表面积大，表面能大的特点，且在磁控溅射镀膜中随着金属或合金膜层的包覆其表面能会增大，粉体具有很强烈的团聚倾向以降低体系的表面能，因此粉体磁控溅射镀膜的核心问题是粉体的分散。本发明实现了磁控溅射粉体镀膜中粉体的有效分散，防止粉体团聚，使粉体在磁控溅射工况下能够有序地排列翻滚循环往复，获得均匀致密的膜层。具有很好的应用前景。

现有的磁控溅射镀膜设备中，靠近溅射靶近端处的待镀膜工件区域为溅射靶的“正常镀膜区”，其属于工件正常的镀膜区域，而位于该溅射靶最远端处的待镀膜工件区域则产生了低能级沉积，从而形成“异常镀膜区”，低能级沉积会导致膜层结构变异，产生夹层结构，不利于功能性膜层的正常性能发挥。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种沉积速率快、工作效率高、膜层品质可控，镀膜过程全部在真空环境下，安全无污染，提高了对靶材的利用率，减少了玻璃镀膜的成本的磁控溅射镀膜方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种磁控溅射镀膜方法,包括以下步骤：

步骤A，对工件进行清洗，然后将其安装在环形工件架上；

步骤B，将靶材分割成多个呈矩形的单元块，每个所述单元块均具有沿水平方向分布的第一中线和沿竖直方向分布的第二中线；

步骤C，排列用于形成磁场的多个磁块，使多个所述磁块两两依次首尾衔接形成闭合磁力线；

步骤D，调节所述磁块的位置，使所述闭合磁力线对应在所述单元块上的单元磁力线位于所述第一中线的一侧或所述第二中线的一侧；

步骤E，进行磁控溅射镀膜，当靶材不满足生产要求时，将所述单元块绕其中心点旋转180°，继续进行磁控溅射镀膜，直至靶材再次不满足生产要求，更换靶材。

上述的磁控溅射镀膜方法，所述步骤E包括：

步骤E1，将真空腔体进行抽真空处理，直至所述真空腔体的本底真空度为3.0×10-3～2.0×10-4pa；

步骤E2，通入惰性气体，调整所述真空腔体的真空度至0.3～5Pa，同时，将溅射功率调整为大于等于60kw，从而使溅射靶对工件进行溅镀。

上述的磁控溅射镀膜方法，所述步骤A之前包括：在基板上印刷酸性保护油墨；

对印刷酸性保护油墨后的基板进行清洁处理；将清洗干净带有酸性保护油墨的基板放入磁控溅射镀膜设备；对镀膜后的基板再次进行清洁处理，去除酸性保护油墨并清洗干净；在已镀膜基板的膜层上覆盖油墨并固化。

上述的磁控溅射镀膜方法，所述基板采用带滚刷的平板清洗机对基板进行清洁处理，所述平板清洗机中含有PH值10～12的清洗液。

上述的磁控溅射镀膜方法，所述在基板上印刷酸性保护油墨采用印刷工艺制备，印刷网版根据设计具有特定图案，从而使酸性保护油墨呈现出特定图案，使用100℃～130℃对酸性保护油墨进行烘烤，烘烤时间为7min～13min。

上述的磁控溅射镀膜方法，所述靶材为硅靶材、NbOx(x：1.5～2.5)靶材、钛靶材、

铬、锆、铝其中之一，靶材纯度99.8％以上，并以产品需要选取不同材料按不同顺序布置于设备上。

上述的磁控溅射镀膜方法，在制备过程中所述基板作为阳极，所述靶材安装到靶座上作为阴极，磁控溅射镀膜设备抽真空至5×10-3Pa以下，通入Ar气使真空压力维持在0.2Pa～0.8Pa压力下，氩气为工艺气体，氧气或氮气为反应气体，反应气体比例5％～15％。

本发明的优点在于：本发明这种磁控溅射镀膜方法通过将靶材分割成多个单元块，并调节磁块的位置使磁力线位于对应的单元块上第一中线的一侧或第二中线的一侧，当靶材不满足生产要求时，将对应的单元块绕其中心点旋转180°即可继续使用，提高了对靶材的利用率，减少了玻璃镀膜的成本；制备镀膜盖板，沉积速率快、工作效率高、膜层品质可控，镀膜过程全部在真空环境下，安全无污染；能够很好的消除了远端低能级沉积，从而使得膜的沉积均匀性更高，色差大幅减小。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

本发明提供一种磁控溅射镀膜方法,包括以下步骤：

步骤A，对工件进行清洗，然后将其安装在环形工件架上；

步骤B，将靶材分割成多个呈矩形的单元块，每个所述单元块均具有沿水平方向分布的第一中线和沿竖直方向分布的第二中线；

步骤C，排列用于形成磁场的多个磁块，使多个所述磁块两两依次首尾衔接形成闭合磁力线,将靶材分割成多个呈矩形的单元块，每个单元块均具有沿水平方向分布的第一中线和沿竖直方向分布的第二中线，第一中线和第二中线均沿长度方向分布，等分其宽边；其中最上行和最下行均具有沿长度方向排列的两块单元块，中间三行均具有沿宽度方向排列的三块单元块；该单元块的长和宽的比例为7:3，使靶材整体形成一个矩形；

步骤D，调节所述磁块的位置，使所述闭合磁力线对应在所述单元块上的单元磁力线位于所述第一中线的一侧或所述第二中线的一侧,调节该磁块的位置，使闭合磁力线对应在单元块上的单元磁力线位于该第一中线的一侧或该第二中线的一侧；在本实施例中，最上行两块单元块上对应的单元磁力线位于第一中线的下方；最下行两块单元块上对应的单元磁力线位于第一中线的上方；中间三行最左侧的三块单元块上对应的单元磁力线位于第二中线的左方；中间三行最右侧的三块单元块上对应的单元磁力线位于第二中线的右方；中间三行中间的三块单元块上没有单元磁力线；

步骤E，进行磁控溅射镀膜，当靶材不满足生产要求时，将所述单元块绕其中心点旋转180°，继续进行磁控溅射镀膜，直至靶材再次不满足生产要求，更换靶材。

取出中间三行中间的三块单元块，由于这三块单元块上始终没有出射过电子，可以将其与相同形状的不满足生产要求的单元块进行替换之后，继续使用。

进一步地，本发明一种磁控溅射镀膜方法的较佳实施例中，所述步骤E包括：

步骤E1，将真空腔体进行抽真空处理，直至所述真空腔体的本底真空度为3.0×10-3～2.0×10-4pa；

步骤E2，通入惰性气体，调整所述真空腔体的真空度至0.3～5Pa，同时，将溅射功率调整为大于等于60kw，从而使溅射靶对工件进行溅镀。

进一步地，本发明一种磁控溅射镀膜方法的较佳实施例中，所述步骤A之前包括：在基板上印刷酸性保护油墨；对印刷酸性保护油墨后的基板进行清洁处理；将清洗干净带有酸性保护油墨的基板放入磁控溅射镀膜设备；对镀膜后的基板再次进行清洁处理，去除酸性保护油墨并清洗干净；在已镀膜基板的膜层上覆盖油墨并固化。

进一步地，本发明一种磁控溅射镀膜方法的较佳实施例中，所述基板采用带滚刷的平板清洗机对基板进行清洁处理，所述平板清洗机中含有PH值10～12的清洗液。

进一步地，本发明一种磁控溅射镀膜方法的较佳实施例中，所述在基板上印刷酸性保护油墨采用印刷工艺制备，印刷网版根据设计具有特定图案，从而使酸性保护油墨呈现出特定图案，使用100℃～130℃对酸性保护油墨进行烘烤，烘烤时间为7min～13min。

进一步地，本发明一种磁控溅射镀膜方法的较佳实施例中，所述靶材为硅靶材、NbOx(x：1.5～2.5)靶材、钛靶材、铬、锆、铝其中之一，靶材纯度99.8％以上，并以产品需要选取不同材料按不同顺序布置于设备上。

进一步地，本发明一种磁控溅射镀膜方法的较佳实施例中，在制备过程中所述基板作为阳极，所述靶材安装到靶座上作为阴极，磁控溅射镀膜设备抽真空至5×10-3Pa以下，通入Ar气使真空压力维持在0.2Pa～0.8Pa压力下，氩气为工艺气体，氧气或氮气为反应气体，反应气体比例5％～15％。

首先对工件进行清洗，然后将其安装在环形工件架上；紧接着，将真空腔体进行抽真空处理，直至真空腔体的本底真空度为3.0×10-3～2.0×10-4pa，随着时间的延长，其极限真空度大于等于2.0×10-4pa，然后通入惰性气体例如氩气(Ar)，调整真空腔体的真空度至0.3～5Pa，同时，将溅射功率调整为大于等于60kw，利用一对中频磁控溅射靶或直流磁控溅射靶在工件上进行沉积，完成工件的镀膜需求。若本发明通过荧光测厚仪对该薄膜进行多点检测时，发现各点膜厚的偏差均在10％以内，因而该设备所制得的薄膜结构更加均匀，且不存在低能级夹层结构，膜层质量得到了提高。若该设备用于制备以反应气体参与沉积的膜层，则发现该膜层也能很好的消除远端的低能级沉积，而且沉积均匀性更高，此外，通过色差计进行分析发现，所制备的膜层的也能够很好的改善色差(其ΔL值≤1，Δa值≤0.5，Δb值≤0.5)，良品率得到提高。

本发明这种磁控溅射镀膜方法通过将靶材分割成多个单元块，并调节磁块的位置使磁力线位于对应的单元块上第一中线的一侧或第二中线的一侧，当靶材不满足生产要求时，将对应的单元块绕其中心点旋转180°即可继续使用，提高了对靶材的利用率，减少了玻璃镀膜的成本；制备镀膜盖板，沉积速率快、工作效率高、膜层品质可控，镀膜过程全部在真空环境下，安全无污染；能够很好的消除了远端低能级沉积，从而使得膜的沉积均匀性更高，色差大幅减小。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种磁控溅射镀膜方法,其特征在于,包括以下步骤：

步骤A，对工件进行清洗，然后将其安装在环形工件架上；

步骤B，将靶材分割成多个呈矩形的单元块，每个所述单元块均具有沿水平方向分布的第一中线和沿竖直方向分布的第二中线；

步骤C，排列用于形成磁场的多个磁块，使多个所述磁块两两依次首尾衔接形成闭合磁力线；

步骤D，调节所述磁块的位置，使所述闭合磁力线对应在所述单元块上的单元磁力线位于所述第一中线的一侧或所述第二中线的一侧；

步骤E，进行磁控溅射镀膜，当靶材不满足生产要求时，将所述单元块绕其中心点旋转180°，继续进行磁控溅射镀膜，直至靶材再次不满足生产要求，更换靶材。

2.如权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜方法，其特征在于,所述步骤E包括：

步骤E1，将真空腔体进行抽真空处理，直至所述真空腔体的本底真空度为3.0×10-3～2.0×10-4pa；

步骤E2，通入惰性气体，调整所述真空腔体的真空度至0.3～5Pa，同时，将溅射功率调整为大于等于60kw，从而使溅射靶对工件进行溅镀。

3.如权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜方法，其特征在于,所述步骤A之前包括：在基板上印刷酸性保护油墨；对印刷酸性保护油墨后的基板进行清洁处理；将清洗干净带有酸性保护油墨的基板放入磁控溅射镀膜设备；对镀膜后的基板再次进行清洁处理，去除酸性保护油墨并清洗干净；在已镀膜基板的膜层上覆盖油墨并固化。

4.如权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜方法，其特征在于,所述基板采用带滚刷的平板清洗机对基板进行清洁处理，所述平板清洗机中含有PH值10～12的清洗液。

5.如权利要求4所述的一种磁控溅射镀膜方法，其特征在于,所述在基板上印刷酸性保护油墨采用印刷工艺制备，印刷网版根据设计具有特定图案，从而使酸性保护油墨呈现出特定图案，使用100℃～130℃对酸性保护油墨进行烘烤，烘烤时间为7min～13min。

6.如权利要求5所述的一种磁控溅射镀膜方法，其特征在于,所述靶材为硅靶材、NbOx(x：1.5～2.5)靶材、钛靶材、铬、锆、铝其中之一，靶材纯度99.8％以上，并以产品需要选取不同材料按不同顺序布置于设备上。

7.如权利要求6所述的一种磁控溅射镀膜方法，其特征在于,在制备过程中所述基板作为阳极，所述靶材安装到靶座上作为阴极，磁控溅射镀膜设备抽真空至5×10-3Pa以下，通入Ar气使真空压力维持在0.2Pa～0.8Pa压力下，氩气为工艺气体，氧气或氮气为反应气体，反应气体比例5％～15％。