[发明专利]真空镀膜装置及镀膜方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种薄膜沉积技术，特别是有关于一种真空镀膜装置及适用于上述真空镀膜装置的镀膜方法。

背景技术

传统物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)技术常用于薄膜沉积，例如：热蒸镀(thermal evaporation)、电子束蒸镀(e-beam evaporation)、溅镀(sputtering)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy，MBE)。而激光触发高电流脉冲电弧(laser induced high current pulsed arc，LIHCPA)技术是后续发展出一种多功能性的镀膜技术。不同于传统物理气相沉积技术或是化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)，激光触发高电流脉冲电弧技术是唯一运用脉冲激光(pulsed laser)光束由真空腔体外部射入激发材料(即，靶材)以及使用脉冲电弧放电装置沉积高动能粒子的镀膜技术，故可以在真空腔体内部充入高浓度的各种气体来参与薄膜的生长。此项技术可应用在任何单元素或化合物的非晶材料、多晶材料与磊晶材料等高品质薄膜的制作。

激光触发高电流脉冲电弧(LIHCPA)的技术成长薄膜，是通过激光在靶材表面的移动产生许多的微小等离子区。配合高功率脉冲电弧设计，脉冲激光结合电弧进行高能离子等离子沉积薄膜。此激光是透过一步进马达(step motor)使其具纵向(z方向)扫描的能力，可将成膜的范围增加至20cm以上。因此当激光聚焦在阴极靶材上时，阳极会诱发阴极表面产生小的等离子区。通过电容器的充放电机制，在放电过程中产生上千安培的脉冲电流，而在真空腔体内产生高能量的等离子。通过此高能量的等离子可使靶材产生更高游离化的离子与更高的离子动能。利用此高能量等离子的优点，因此而降低薄膜的沉积温度与表面粗糙度。由于在室温即可沉积薄膜，因此对软性的基材不会产生破坏。

然而，当需要增加镀制薄膜的厚度或非导电性薄膜材料时，因薄膜制作时间过久而等离子在阳极表面产生污染，造成阳极表面导电性的下降，而不易在阴极靶材上产生通过电弧放电的等离子，而大幅降低薄膜沉积的厚度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种真空镀膜装置及镀膜方法，适用于上述真空镀膜装置，其中通过多组阳极的设计，在镀膜期间在真空腔体内适时更换阳极，以有效增加薄膜厚度以及维持镀膜效率。

根据上述目的，本发明提供一种真空镀膜装置，其包括：一阴极靶材、多个阳极、一运送装置、一脉冲电弧放电装置、以及一脉冲激光装置。运送装置用以放置及移动阳极，使每一阳极依序经过一可操作位置。脉冲电弧放电装置电性连接阴极靶材与位于可操作位置的阳极，用以在一真空腔体内产生等离子来进行镀膜。脉冲激光装置设置于真空腔体外，用以提供一脉冲激光束至阴极靶材表面，以作为一等离子触发器。

又根据上述目的，本发明提供一种镀膜方法，适用于一真空镀膜装置，其包括：一阴极靶材、多个阳极、一运送装置，用以放置阳极、以及一脉冲电弧放电装置，耦接于阴极靶材与运送装置之间。以运送装置将这些阳极中的一第一阳极移进一可操作位置，使脉冲电弧放电装置电性连接于第一阳极与阴极靶材之间。提供一脉冲激光束至阴极靶材表面以游离出靶材粒子，而触发第一阳极与靶材的电弧而形成用于镀膜的等离子。以运送装置将第一阳极移出可操作位置，同时将这些阳极中的一第二阳极移进可操作位置，使脉冲电弧放电装置电性连接第二阳极与阴极靶材。

根据上述实施例，本发明具有多重阳极的真空镀膜装置可在阳极耗损或表面受到污染而使导电度下降时，提供另一具有干净表面的阳极来进行镀膜。因此，可有效增加产生离子等离子的次数及提高激发等离子的效率，进而增加沉积薄膜的厚度、缩短沉积既定厚度的薄膜所需的时间、以及降低清洁阳极所耗费的时间。另外，由于多重阳极的设计可延长阳极的导电度下降至无法使用的时间，因此可使用导电度较低的材料。亦即，具有多重阳极的真空镀膜装置不仅可用于导电薄膜的沉积，也可应用于高电阻薄膜沉积。

附图说明

图1是绘示出根据本发明一实施例的具有多重阳极的真空镀膜装置示意图；

图2是绘示出根据本发明另一实施例的具有多重阳极的真空镀膜装置示意图。

【主要组件符号说明】

100～阴极靶材；

102～阳极；

104、104a～运送装置；

105～可操作位置；

106～脉冲电弧放电装置；

108～脉冲激光装置；

109～脉冲激光束；