CN202786408U

CN202786408U - 一种镀膜设备

Info

Publication number: CN202786408U
Application number: CN 201220383503
Authority: CN
Inventors: 王策; 李先林; 彭柱根; 伍能
Original assignee: HAINAN HANNENG PV CO Ltd
Current assignee: Hanergy Mobile Energy Holdings Group Co Ltd
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-08-03

Abstract

本实用新型公开了一种镀膜设备，提供了一种新的布气方式，其布气管道设置在真空腔室内的进气口具体为两组，包括第一组进气口和第二组进气口，其中的第一组进气口设置在靠近靶材的一侧，第二组进气口设置在远离靶材，且靠近基片的一侧，气体分别从这两组进气口进入镀膜腔室，气体中一部分从靶材附近进气，另一部分从远离靶材靠近基片位置处进气，这样就会减少靶材表面生成反应生成化合物（绝缘层），从而减少弧光放电、脱膜现象；同时这种布气方式更容易控制气体分布的均匀性，从而有利于控制膜厚的均匀；进一步的，通过优化从靶材附近进气量与远离靶材靠近基片位置处进气量之比，可以获得膜层的均匀性好而同时大大较少弧光放电、脱膜现象等效果。

Description

一种镀膜设备

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，特别涉及一种镀膜设备。

背景技术

溅射技术是在真空溅射腔室通入惰性气体（一般为氩气），利用气体辉光放电产生等离子体，其中电子在电场的作用下飞向基片，在此过程中与Ar原子发生碰撞，使其电离，而等离子体中的正离子经电场加速后高速轰击阴极靶材，使阴极靶表面的原子被溅射出来并沉积到衬底上形成薄膜。

在实际应用中，化合物薄膜约占全部薄膜材料的70%，其中PVD特别是反映磁控溅射镀膜是其中的一种方式；反应磁控溅射即在溅射过程中导入反应气体与溅射粒子进行反应，生成化合物薄膜，它可以使在溅射化合物靶的同时导入反应气体与之反应，也可以在溅射金属或合金靶的同时导入反应气体与之反应来制备既定化学配比的化合物薄膜。

但是，反应磁控溅射特别是直流反应磁控溅射存在一些问题，如：弧光放电即打火，主要表现有两种：1）微弧放电，在反应溅射过程中，反应溅射生成物在靶表面，基片表面和其他机构件表面进行；因而在靶材表面，溅射“跑道”之外靶材表面（“跑道”所以没有反应生成物是因为“跑道”上生成反应生成物的速率小于被溅射出去的速率），沉积一层不导电的绝缘层，在绝缘层由于阴极电位的吸引，积累了相当数量的正电荷离子，当积累电荷达到一定数量后直接与暴露的金属表面形成弧光放电；2）高压击穿形态的放电，这是靶材表面绝缘层顶部与底部靶材表面的高压击穿，这主要是由靶材表面绝缘层的结构疏松引起的。而对于不是反应溅射镀膜，但靶材是属于导电性相对较差的靶材（如AZO靶），表面同样容易吸附并积累正离子，使得电位升高，使得电极间的电场，逐渐变小并对后来的正离子产生排斥作用，严重时会导致辉光放电熄灭和溅射停止等。

目前，在实际应用中的镀膜设备，气体的布气方式通常有以下两种：

如图1所示，布气管道分布在靠近靶材的周围，放电气体（一般使用Ar）和反应气体（如氧气、氮气、甲烷、硫化氢等）组成的混合气体从靶材的附近进气；这种布气，很容易造成在靶材表面（除了“跑道”之外），生成反应生成化合物（绝缘层），这样会容易造成打火现象、脱膜现象（随着绝缘层厚度的增加，膜层的附着力差，可能会引起一些大的粒子会掉到基片上，这样使得所镀的膜层附着力差，甚至出现脱膜现象等），腔室内粒子高等等；这样会导致沉积膜层缺陷增加，影响膜层质量；而相对于接下来讲到的第二种布气方式（如图2所示），薄膜的均匀性相对较好一些。

如图2所示，布气分布，布气管道远离靶材，靠近基片位置，放电气体和反应气体组成的混合气体从管道进入镀膜腔室；由于气源不再靶材附近，从大大减少靶材表面生成反应生成化合物（绝缘层），从而减少弧光放电、脱膜现象，腔室内粒子也相对减少很多。但是这种布气方式也存在一些问题，比如这种布气方式会造成腔体气体均匀性不易控制，从而造成膜厚的均匀性不易控制。

因此，如何提供一种镀膜设备，使得镀膜过程中，既减少靶材表面生成反应生成化合物（绝缘层），减少膜层的缺陷，又能使得等离子体分布更加均匀，使得膜厚均匀性更好控制，从而提高薄膜的质量，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种镀膜设备，使得镀膜过程中，既减少靶材表面生成反应生成化合物（绝缘层），减少膜层的缺陷，又能使得等离子体分布更加均匀，使得膜厚均匀性更好控制，从而提高薄膜的质量。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种镀膜设备，包括真空腔室、布气管道以及在所述真空腔室中相对设置的基片和靶材，所述布气管道设置在所述真空腔室内的进气口具体为两组，包括第一组进气口和第二组进气口，其中的所述第一组进气口设置在靠近所述靶材的一侧，所述第二组进气口设置在远离所述靶材，且靠近所述基片的一侧。

优选的，所述第一组进气口和所述第二组进气口的开设方向均指向所述基片和所述靶材的中心部分。

优选的，所述第一组进气口和所述第二组进气口的具体数量均为相对设置的两个。

优选的，所述布气管道内的气体为混合气体，包括反应气体和放电气体。

优选的，所述放电气体具体为Ar，所述反应气体包括氧气、氮气、甲烷和硫化氢。

优选的，所述布气管道内气体的流量大小由MFC控制。

优选的，所述第一组进气口的进气流量具体为80sccm，所述第二组进气口的进气流量具体为20sccm。

优选的，所述第一组进气口的进气流量具体为60sccm，所述第二组进气口的进气流量具体为40sccm。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的镀膜设备，提供了一种新的布气方式，其布气管道设置在真空腔室内的进气口具体为两组，包括第一组进气口和第二组进气口，其中的第一组进气口设置在靠近靶材的一侧，第二组进气口设置在远离靶材，且靠近基片的一侧，气体分别从这两组进气口进入镀膜腔室，气体中一部分从靶材附近进气，另一部分从远离靶材靠近基片位置处进气，这样就会减少靶材表面生成反应生成化合物（绝缘层），从而减少弧光放电、脱膜现象；同时这种布气方式更容易控制气体分布的均匀性，从而有利于控制膜厚的均匀性。对于不是反应溅射镀膜，但靶材是属于导电性相对较差的靶材（如AZO靶），表面同样容易吸附并积累正离子，使得电位升高，使得电极间的电场，逐渐变小并对后来的正离子产生排斥作用，严重时会导致辉光放电熄灭和溅射停止，所以采用此种布气方式，也会很好地控制减少靶材表面再沉积相应的薄膜（导电性较差的膜层）以及提高膜厚的均匀性，从而提高薄膜的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种镀膜设备的结构示意图；

图2为现有技术中另一种镀膜设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的镀膜设备的结构示意图。

在图1和图2中，1为真空腔室，2为基片，3为靶材，4为布气管道进气口，5为阴极，6为挡板；

在图3中，11为真空腔室，12为基片，13为靶材，14为布气管道进气口，15为磁铁，16为挡板。

具体实施方式

本实用新型公开了一种镀膜设备，使得镀膜过程中，既减少靶材表面生成反应生成化合物（绝缘层），减少膜层的缺陷，又能使得等离子体分布更加均匀，使得膜厚均匀性更好控制，从而提高薄膜的质量。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的镀膜设备的结构示意图。

本实用新型实施例提供的镀膜设备，包括真空腔室11、布气管道以及在真空腔室11中相对设置的基片12和靶材13，如图3所示，在本实施例中的真空腔室11具体为由外壳体围成，且接地，为镀膜作业提供合适条件和场所，其中基片12和靶材13分别连接于阳极和阴极，在两者之间还设置有挡板16，其核心改进点在于，布气管道设置在真空腔室11内的进气口14具体为两组，包括第一组进气口和第二组进气口，其中的第一组进气口设置在靠近靶材13的一侧，第二组进气口设置在远离靶材13，且靠近基片12的一侧。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的镀膜设备，提供了一种新的布气方式，其布气管道设置在真空腔室11内的进气口14具体为两组，包括第一组进气口和第二组进气口，其中的第一组进气口设置在靠近靶材13的一侧，第二组进气口设置在远离靶材13，且靠近基片12的一侧，气体分别从这两组进气口进入镀膜腔室，气体中一部分从靶材13附近进气，另一部分从远离靶材13靠近基片12位置处进气，这样就会减少靶材13表面生成反应生成化合物（绝缘层），从而减少弧光放电、脱膜现象；同时这种布气方式更容易控制气体分布的均匀性，从而有利于控制膜厚的均匀性，特别适用于反应溅射镀膜。

而对于不是反应溅射镀膜，但靶材是属于导电性相对较差的靶材（如AZO靶），表面同样容易吸附并积累正离子，使得电位升高，使得电极间的电场，逐渐变小并对后来的正离子产生排斥作用，严重时会导致辉光放电熄灭和溅射停止，所以采用此种布气方式，也会很好地控制减少靶材表面再沉积相应的薄膜（导电性较差的膜层）以及提高膜厚的均匀性，从而提高薄膜的质量。

为了取得更好的镀膜效果，如图3中的箭头所示，其第一组进气口和第二组进气口的开设方向均指向基片12和靶材13的中心部分，优化了气体的流动方向，以得到更高质量的薄膜。具体的，当基片12和靶材13为圆形时，第一组进气口和第二组进气口的开设方向均沿径向指向圆心位置；当基片12和靶材13为矩形时，第一组进气口和第二组进气口可以为平行设置的两列，且均指向矩形的中心线位置。

进一步的，第一组进气口和第二组进气口的具体数量均为相对设置的两个。当然，对于本领域技术人员来说，根据不同的镀膜需求，进气口开设的具体形式和数量可以进行相应的调整，比如根据具体情况调整进气口的开设方向，或者设置更多的进气口，在此不再赘述。

对于反应溅射镀膜，其布气管道内的气体为混合气体，包括反应气体和放电气体。

作为优选，放电气体为惰性气体，在这里具体为Ar，反应气体包括氧气、氮气、甲烷和硫化氢。

而对于非反应溅射镀膜，管道内的气体为放电气体（一般为Ar）。

为了进一步优化上述的技术方案，布气管道内气体的流量大小由MFC（气体质量流量控制器）控制，通过优化从靶材13附近进气量与远离靶材13靠近基片12位置处进气量之比，可以获得均匀性较好的膜层，同时大大较少弧光放电、脱膜现象等效果。

在进入真空腔室11内的流量一定的情况下，通过控制这两路的气体流量大小，来取得较好的镀膜效果。具体的，在一个实施例中，第一组进气口的进气流量具体为80sccm，第二组进气口的进气流量具体为20sccm。在另一个实施例中，第一组进气口的进气流量具体为60sccm，第二组进气口的进气流量具体为40sccm。

总之，调整这两路进气流量之比，在一定范围内会得到最佳值，即大大减少靶材表面生成反应生成化合物（绝缘层），又能获得均匀性好的膜层。

本实用新型实施例提供的镀膜设备，提供了一种新的布气方式，使得镀膜过程中，既减少靶材表面生成反应生成化合物（绝缘层），减少膜层的缺陷，又能使得等离子体分布更加均匀，使得膜厚均匀性更好控制，从而提高薄膜的质量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种镀膜设备，包括真空腔室（11）、布气管道以及在所述真空腔室（11）中相对设置的基片（12）和靶材（13），其特征在于，所述布气管道设置在所述真空腔室（11）内的进气口（14）具体为两组，包括第一组进气口和第二组进气口，其中的所述第一组进气口设置在靠近所述靶材（13）的一侧，所述第二组进气口设置在远离所述靶材（13），且靠近所述基片（12）的一侧。

2.根据权利要求1所述的镀膜设备，其特征在于，所述第一组进气口和所述第二组进气口的开设方向均指向所述基片（12）和所述靶材（13）的中心部分。

3.根据权利要求2所述的镀膜设备，其特征在于，所述第一组进气口和所述第二组进气口的具体数量均为相对设置的两个。

4.根据权利要求1所述的镀膜设备，其特征在于，所述布气管道内的气体为混合气体，包括反应气体和放电气体。

5.根据权利要求4所述的镀膜设备，其特征在于，所述放电气体具体为Ar，所述反应气体包括氧气、氮气、甲烷和硫化氢。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的镀膜设备，其特征在于，所述布气管道内气体的流量大小由MFC控制。

7.根据权利要求6所述的镀膜设备，其特征在于，所述第一组进气口的进气流量具体为80sccm，所述第二组进气口的进气流量具体为20sccm。

8.根据权利要求6所述的镀膜设备，其特征在于，所述第一组进气口的进气流量具体为60sccm，所述第二组进气口的进气流量具体为40sccm。