CN212175030U - 一种真空溅射镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及真空镀膜技术领域。本实用新型公开了一种真空溅射镀膜装置，包括一真空腔体以及间隔设置在该真空腔体内的A靶和B靶，A靶和B靶分别连接第一电源，B靶的等离子体的方向朝向A靶的表面，用于将B靶的材料沉积在A靶的表面上，A靶的等离子体的方向朝向基板，用于将A靶和B靶的材料沉积在基板上而形成薄膜层，还包括第一导电板和第二导电板，第一导电板位于A靶的远离B靶的一侧，第二导电板位于B靶的远离A靶的一侧，第一导电板和第二导电板分别连接第二电源的两输出端。本实用新型能够很容易实现多组分薄膜层的沉积，且可提高所沉积膜层的组分均匀性，可以用于各种不同材料的沉积。

Description

一种真空溅射镀膜装置

技术领域

本实用新型属于真空镀膜技术领域，具体地涉及一种真空溅射镀膜装置。

背景技术

采用溅射方法制备薄膜层，可采用单靶溅射沉积、双靶溅射沉积。单靶溅射沉积是采用单个平面靶或单个旋转靶进行溅射沉积，由于有些薄膜层是由多组分构成，若采用多组分的靶材这会增加制造靶材的难度，且有的单组份材料的导电性良好，而把这几个单组份材料混合制成多组分材料后其导电性变得很差，这就使得该多组分薄膜层的沉积变得更加困难；甚至有的材料不能制备成多组分的靶材，如氧化铟掺杂钨的材料不能制备成磁控溅射靶材，因为其制成的材料密度较低，其只能用离子反应沉积设备(即RPD镀膜设备)进行沉积，使得这种薄膜的沉积难度加大而且其制造成本居高不下。传统的真空镀膜沉积方法都是对靶材的导电性、密度等有特别的要求，这就使得要沉积某些材料只能用特定的真空镀膜装置进行沉积，而且其所沉积的薄膜层的质量往往不够理想，这些因素造就了其制备的成本很高。

而采用双靶溅射沉积，则可以较好地解决上述存在的技术问题，但传统的双靶真空溅射镀膜装置，其结构如图1所示，设有A靶1′和B靶2′，A靶1′和B靶2′分别连接到电源3′和4′，电源3′和4′可以是DC电源、AC电源等，A靶1′和B靶2′可以都是旋转圆柱靶，或都是平面靶，或一个旋转圆柱靶和一个平面靶组合，A靶1′的等离子体11′和B靶'2′的等离子体21′是相互平行且垂直于基板5′表面而沉积到基板5′表面上形成多组分薄膜层6′，当然这两个等离子体11′和21′也可以各自倾斜一个角度后相交沉积于基板5′表面形成多组分薄膜层6′，图中的标记7′是进气口，该进气口7′是用来通入沉积薄膜层6′所需的气体，包括惰性气体和/或反应气体。传统的双靶溅射镀膜装置，虽然能够较容易实现多组分薄膜层的沉积，但其所沉积传统的的组分均匀性较差，膜层质量差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种真空溅射镀膜装置用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种真空溅射镀膜装置，包括一真空腔体以及间隔设置在该真空腔体内的A靶和B靶，A靶和B靶分别连接第一电源，B靶的等离子体的方向朝向A靶的表面，用于将B靶的材料沉积在A靶的表面上，A靶的等离子体的方向朝向基板的方向，用于将A靶和B靶的材料沉积在基板上而形成薄膜层，还包括第一导电板和第二导电板，第一导电板位于A靶的远离B靶的一侧，第二导电板位于B靶的远离A靶的一侧，第一导电板和第二导电板分别连接第二电源的两输出端。

进一步的，所述第一导电板和第二导电板均为金属板。

进一步的，所述A靶和B靶之间的距离可调节。

进一步的，所述A靶和B靶都为旋转圆柱靶；或A靶为旋转圆柱靶而B靶为平面靶。

进一步的，所述A靶表面的磁场强度与B靶表面的磁场强度不相等。

进一步的，还包括一挡板，所述挡板阻挡在B靶与基板之间。

更进一步的，所述挡板与第三电源的一输出端连接。

进一步的，还包括加热元件，该加热元件用于对基板进行加热。

进一步的，该真空溅射镀膜装置为水平构造或立式构造。

本实用新型的有益技术效果：

1.本实用新型通过将B靶的等离子体朝向A靶的表面，A靶的等离子体朝向基板方向，这样B靶的材料就先沉积到A靶上，然后再和A靶的材料一起沉积到基板上，能够很容易实现多组分薄膜层的沉积，且可提高所沉积膜层的组分均匀性；容易实现多组分薄膜层进行连续式大规模生产，可提高生产效率，降低多组分薄膜层的生产成本；通过设置连接电源两输出端的第一导电板和第二导电板，使得A靶材料与B靶材料更好的混合。

2.本实用新型A靶和B靶之间的距离可调节，从而容易获得所需要的多组分薄膜材料；且A靶和B靶表面的磁场强度不同，从而可沉积得到质量更好的多组分薄膜层。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为传统的双靶真空溅射镀膜装置结构示意图；

图2为本实用新型的一种真空溅射镀膜装置的结构示意图；

图3为本实用新型的另一种真空溅射镀膜装置的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图2所示，一种真空溅射镀膜装置，包括一真空腔体以及间隔设置在该真空腔体内的A靶1和B靶2，A靶1和B靶2分别连接第一电源，B靶2的等离子体23的方向朝向A靶1的表面，用于将B靶2的材料沉积在A靶1的表面上，A靶1的等离子体13的方向朝向基板5的镀膜表面，用于将A靶1以及沉积到A靶1上的B靶2的材料一起沉积在基板5上而形成多组分薄膜层6。

通过将B靶2的等离子体23朝向A靶1的表面，A靶1的等离子体13朝向基板5，这样B靶2的材料就先沉积到A靶1上，然后再和A靶1的材料一起沉积到基板5上，能够很容易实现多组分薄膜层的沉积，且可提高所沉积薄膜层的组分均匀性。

具体的，A靶1和B靶2均为旋转圆柱靶，当然，在其它实施例中，也可以是A靶1为旋转圆柱靶，B靶2为平面靶。A靶1包括A靶靶材12和A靶磁体11，B靶2包括B靶靶材22和B靶磁体21，具体结构可以参照现有的真空溅射镀膜的靶材结构，此不再细说。

具体的，第一电源包括两个独立电源，分别为电源3和4，A靶1和B靶2分别连接到电源3和4，当然，在其它实施例中，第一电源也可以只有一个电源，A靶1和B靶2共用一个电源。

电源3和4优选使用DC电源(直流电源)或AC电源(交流电源)，但并不限于此。

还包括第一导电板7和第二导电板8，第一导电板7位于A靶1的远离B靶2的一侧，即A靶1的左侧(以图2方向为基准)，第二导电板8位于B靶2的远离A靶1的一侧，即B靶2的右侧，第一导电板7和第二导电板8分别连接第二电源9的两输出端(如DC电源的正/负端，或AC电源的火线端/零线端，顺序可以对调)。通过设置连接第二电源9两输出端的第一导电板7和第二导电板8，使得A靶1材料与B靶2材料更好的混合。

第二电源9可以是AC电源、DC电源或RF电源(射频电源)等。

优选的，第一导电板7和第二导电板8均为金属板，易于实现，成本低，导电性能好，且不易损坏，但并不限于此。

具体的，图2所示的真空溅射镀膜装置为水平构造，即在薄膜层6沉积过程中，基板5是水平放置的，当然，在其它实施例中，也可以是立式构造，即在薄膜层6沉积过程中，基板5是竖放的。

图2中，基板5是从左往右传输的，当然，在其它实施例中，也可以是从右往左传输。

图2中，B靶2设置在A靶的右侧，当然，在其它实施例中，B靶2也可以设置在A靶的左侧。

优选的，所述A靶1和B靶2之间的距离可调节，从而容易获得所需要的多组分薄膜材料，可以采用现有的各种可调节距离的机构来实现，此不再细说。

优选的，所述A靶1表面的磁场强度与B靶2表面的磁场强度不相等，从而可沉积得到质量更好的多组分薄膜层6。

A靶靶材12和B靶靶材22可以是导电的也可以是不导电的，优选A靶靶材12和B靶靶材22都具有一定的导电性，可通过改变电源的参数、两个靶之间的距离及气体流量等来改变所要沉积的薄膜层的组分，当然也可通过改变A靶磁体11和B靶磁体21的磁场强度来改变所要沉积的薄膜层的组分。

优选的，还包括一挡板100，所述挡板100阻挡在B靶2与基板5之间，所述挡板100与第三电源(图中未示出)的一输出端(如DC电源的正或负端，或AC电源的火线端或零线端)连接。使用挡板100将该B靶2掉落的等离子体24材料挡掉，避免其掉落到基板5表面，从而影响所要沉积薄膜层6的质量。

优选的，在基板5的下方可设置一加热元件(图中未示出)，用于对基板5进行加热。

具体的，真空腔体内还设有接地的阳极110和120，阳极110和120分别连接电源3和4的正端，当电源3和4为AC电源时，阳极110和120可以省略掉；真空腔体内还设有进气口130，该进气口130是用来通入沉积膜层所需的气体，包括惰性气体和/或反应气体，进气口130的数量为三个，但并不限于此，在其它实施例中，也可以设置为一个或两个或大于3个等。

图3所示为本实用新型真空溅射镀膜装置的另一种结构，其与图2所示的真空溅射镀膜装置的区别是：图3中的A靶1为旋转圆柱靶，B靶2为平面靶。

将多个如图2和/或图3的真空溅射镀膜装置拼在一起就可组成一连续沉积膜层的生产线，可通过在各个真空溅射镀膜装置中装配不同的靶材来沉积组分变化的薄膜层。

下面将通过几个具体实施例来说明本实用新型的真空溅射镀膜装置。

实施例1

在真空溅射镀膜装置中A靶1为氧化铟靶，B靶2为氧化钨靶，A靶1和B靶2都是旋转圆柱靶，开启真空溅射镀膜装置内的加热元件使其能使基板5温度稳定在150℃，通入适量的氩气，开启连接靶的电源3和4(DC电源)对靶材进行预沉积，同时开启第二电源9，并设置A靶1和B靶2之间的距离，A靶1的等离子体朝向基板5方向，B靶2的等离子体朝向A靶1的表面；预沉积结束后接着将基板5传输进入到真空溅射镀膜装置中，接着对基板5进行膜层沉积，在基板5上形成氧化铟掺杂钨的薄膜层6，所获得的多组分薄膜层6在厚度为90nm的情况下的方块电阻为37欧/□。

实施例2

在真空溅射镀膜装置中A靶1为铟镓硒靶，B靶2为铜硒靶，A靶1为旋转圆柱靶而B靶2为平面靶，开启真空溅射镀膜装置内的加热元件使其能使基板5温度稳定在380℃，通入适量的氩气，开启连接靶的电源3和4(AC电源)对靶材进行预沉积，同时开启第二电源9，并设置A靶1和B靶2之间的距离，A靶1的等离子体朝向基板5方向，B靶2的等离子体朝向A靶1的表面；预沉积结束后接着将基板5传输进入到真空溅射镀膜装置中，接着对基板5进行多组分薄膜层6的沉积，从而在基板5上直接生成铜铟镓硒薄膜层6。

对比例1

沉积氧化铟掺杂钨的膜层传统的做法只能使用RPD镀膜装置，这是该领域所公知的。沉积所使用的靶材为氧化铟掺杂钨靶(即IWO靶)，将IWO装入RPD镀膜设备中，开启装置内的加热元件使其能使基板温度稳定在150℃，通入适量的氩气，对IWO靶材进行预沉积，预沉积结束后接着将基板传输进入到RPD镀膜装置中，接着对基板进行膜层沉积，在基板上形成氧化铟掺杂钨的薄膜层，所获得的多组分薄膜层在厚度为90nm的情况下的方块电阻为55欧/□。由于IWO靶的密度很低其只能用RPD镀膜设备来沉积，这就造成了制造该膜层的成本居高不下。

对比例2

使用铜铟镓硒靶材来沉积铜铟镓硒多组分薄膜层，由于铜铟镓硒靶材的导电性很差，所以其只能使用RF镀膜设备来沉积，使用RF镀膜设备沉积铜铟镓硒薄膜层的沉积速率非常的慢，这就造成了其生产效率十分低下，并且制备铜铟镓硒靶材也是比较困难的，这使得该靶材的卖得比较昂贵，因此这直接造成了该薄膜层的制造成本居高不下，很难进行大规模的量产。

综上所述，本实用新型通过将B靶的等离子体朝向A靶的表面，A靶的等离子体朝向基板方向，这样B靶的材料就先沉积到A靶上，然后再和A靶的材料一起沉积到基板上，能够很容易实现多组分薄膜层的沉积，且可提高所沉积膜层的组分均匀性；容易实现多组分薄膜层进行连续式大规模生产，可提高生产效率，降低多组分薄膜层的生产成本。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种真空溅射镀膜装置，包括一真空腔体以及间隔设置在该真空腔体内的A靶和B靶，A靶和B靶分别连接第一电源，其特征在于：B靶的等离子体的方向朝向A靶的表面，用于将B靶的材料沉积在A靶的表面上，A靶的等离子体的方向朝向基板，用于将A靶和B靶的材料沉积在基板上而形成薄膜层，还包括第一导电板和第二导电板，第一导电板位于A靶的远离B靶的一侧，第二导电板位于B靶的远离A靶的一侧，第一导电板和第二导电板分别连接第二电源的两输出端。

2.根据权利要求1所述的真空溅射镀膜装置，其特征在于：所述第一导电板和第二导电板均为金属板。

3.根据权利要求1所述的真空溅射镀膜装置，其特征在于：所述A靶和B靶之间的距离可调节。

4.根据权利要求1所述的真空溅射镀膜装置，其特征在于：所述A靶和B靶都为旋转圆柱靶；或A靶为旋转圆柱靶而B靶为平面靶。

5.根据权利要求1所述的真空溅射镀膜装置，其特征在于：所述A靶表面的磁场强度与B靶表面的磁场强度不相等。

6.根据权利要求1所述的真空溅射镀膜装置，其特征在于：还包括一挡板，所述挡板阻挡在B靶与基板之间。

7.根据权利要求6所述的真空溅射镀膜装置，其特征在于：所述挡板与第三电源的一输出端连接。

8.根据权利要求1所述的真空溅射镀膜装置，其特征在于：还包括加热元件，该加热元件用于对基板进行加热。

9.根据权利要求1所述的真空溅射镀膜装置，其特征在于：该真空溅射镀膜装置为水平构造或立式构造。

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