[发明专利]一种采用磁控溅射制备薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜的制备方法。

背景技术

现有的薄膜制备技术中的磁控溅射薄膜制备装置，可以实现金属、非金属单质及化合物等镀膜，但是在现有的平面磁控溅射装置所制备出的薄膜面积一般较磁控溅射靶面积小，均匀性较差，具体体现在：由于现有磁控溅射设备所产生的等离子密度不均匀，所溅射的靶材粒子分布不均匀，一般靶材中间部分辉光区的粒子密度较高，所以成膜时，中间部分较厚，边缘较薄，而薄膜中间较厚的均匀区域的面积较靶材的尺寸小得多；为了制备出大面积的均匀薄膜，就要把中间均匀部分尽量做大，通常的方法是需要将靶的尺寸做得很大，由于靶材的尺寸越大，利用率往往越低，从而造成靶材的极大浪费。

发明内容

本发明为了解决现有平面磁控溅射装置所溅射出的薄膜面积较磁控靶面积小，均匀性较差，靶材浪费严重的问题，提供了一种采用磁控溅射制备薄膜的方法，解决上述问题的具体技术方案如下：

本发明采用磁控溅射沉积制备薄膜的方法，该方法的步骤如下：

步骤一、选用所需镀膜材料作为靶材，并将衬底置于旋转加热台上，该加热台位于真空仓内；

步骤二、将真空仓密封，通过真空获得系统，将真空仓内抽成真空，当真空度达到1.0×10^-4～9.9×10^-4帕时，通入Ar气，当真空仓内压强为3～5帕时，启动电离电源，对衬底表面进行电离清洗，电离清洗3～5分钟；

步骤三、电离清洗结束后，启动加热灯组，加热到沉积薄膜所需要的温度，加热至25～750℃，并且保温10分钟～1小时；

步骤四、向真空仓内通入启辉气体，当真空仓内气体压强在3～5帕时启辉，施加溅射功率，溅射功率为50～400瓦，预溅射3～10分钟；气体流量控制在10sccm～90sccm，真空仓内气体压强降至0.1～2帕，在衬底上施加0～600伏的负偏压，移开挡板；

步骤五、采用步进电机来连续控制旋转加热台的转速，转速控制在15转/分钟内变化，同时用另一步进电机来控制加热台上方靶的运行轨迹，靶沿着加热台圆心向外圆以步长为2～5mm的间歇运动来控制向衬底表面镀膜；

步骤六、步骤五完成后，关闭电源，待真空仓内(沉积室)温度降至室温时即制得本发明的薄膜。

本发明解决了现有靶的尺寸和所沉积的薄膜尺寸之间的矛盾，即改变了现有的只有用大靶才能制备大面积薄膜的现状，用小靶一样能沉积出均匀性良好的大尺寸的薄膜，同时提高了靶材的利用率。靶材尺寸远远小于所要沉积的均匀薄膜尺寸；与现有的磁控溅射方法相比，膜厚易于控制，而且薄膜的均匀度高，均匀性满足行业一般要求(行业的一般要求是不均匀度小于10％)

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的方法的步骤如下：

步骤一、以Si(硅)为衬底和Ge(锗)为靶材，靶材直径为49mm，靶材厚度为3mm，并将衬底置于旋转加热台上，该加热台位于真空仓内；

步骤二、将真空仓密封，通过真空获得系统，将真空仓内抽成真空，当真空仓内真空度达到1.0×10^-4～9.9×10^-4帕时，通入Ar气，当真空仓内压强为3～5帕时，启动电离电源，对Si衬底表面进行电离清洗，电离清洗3～5分钟；

步骤三、电离清洗结束后，启动加热灯组，加热到沉积薄膜所需要的温度，加热至25～750℃，并且保温10分钟～1小时；

步骤四、向真空仓内通入启辉气体，当气体压强达到3～5帕时启辉，施加溅射功率，溅射功率为50～400瓦，进行预溅射3～10分钟，气体流量控制在10sccm～90sccm，真空仓内气体压强降至0.1～2帕，在衬底上施加0～600伏的负偏压，移开挡板；

步骤五、采用步进电机来连续控制旋转加热台的转速，转速控制在15转/分钟内变化，同时用另一步进电机来控制加热台上方靶的运行轨迹，靶沿着加热台圆心向外圆以步长为2～5mm的间歇运动来控制向衬底表面镀膜(镀膜时间根据薄膜的面积和厚度来确定)；通过上述两台电机的运动过程来控制镀膜的均匀性。

步骤六、步骤五完成后，关闭所有电源，待真空仓内(沉积室)温度降至室温时即制得本发明的薄膜。