[发明专利]非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置及方法

说明书

本发明涉及一种镀膜装置及方法，具体涉及一种非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置及方法。本发明的技术方案如下：非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置，在离子镀膜的镀膜腔室中，镀膜靶源对向基片台，镀膜腔室中设有辅助靶源和遮挡板，所述遮挡板设置在镀膜靶源与辅助靶源之间，所述遮挡板将辅助靶源的工作区域与镀膜靶源及基片台的工作区域予以隔离。本发明能够实现在非超高真空环境条件下低氧含量易氧化薄膜的制备，一方面镀膜工艺中的本底真空度条件较为宽松，另一方面制成薄膜含氧量显著降低，特别适合在大型工业化镀膜生产线上应用。

技术领域

本发明涉及一种真空镀膜装置及方法，具体涉及一种非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置及方法。

背景技术

磁控溅射或多弧离子镀等离子镀膜技术在大规模集成电路及电子元器件、磁性材料及磁记录介质、平板显示器、光学及光导通讯、能源科学、机械及塑料等产业领域都有着广泛的使用。但是部分材料如金属Al、单质Si和ZrB₂等在镀膜过程由于镀膜环境残余气体中O^2-离子和OH^-离子的存在，特别容易发生制成薄膜的微量氧化，严重情况下会显著影响制成薄膜的使用性能，为此这类易氧化薄膜需要在超高真空环境下制备。而超高真空条件在大面积、大批量镀膜工程实践中存在成本过高或较难实现的问题，制约了相关工艺技术与产品的工程化应用。

发明内容

本发明提供一种非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置及方法，能够实现在非超高真空环境条件下低氧含量易氧化薄膜的制备，一方面镀膜工艺中的本底真空度条件较为宽松，另一方面制成薄膜含氧量显著降低，特别适合在大型工业化镀膜生产线上应用。

本发明的技术方案如下：

非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置，在离子镀膜的镀膜腔室中，镀膜靶源对向基片台，镀膜腔室中设有辅助靶源和遮挡板，所述遮挡板设置在镀膜靶源与辅助靶源之间，所述遮挡板将辅助靶源的工作区域与镀膜靶源及基片台的工作区域予以隔离。

所述的非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置，其优选方案为，所述辅助靶源的靶材为钛、铝或锆。

所述的非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置，其优选方案为，所述辅助靶源的数量为一个或多个。

所述的非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的装置，其优选方案为，所述镀膜靶源的靶材为金属、非金属或化合物。

非超高真空环境离子镀膜制备低氧含量易氧化薄膜的方法，利用上述装置，包含以下步骤：

(1)样品准备：将待镀样品依次用丙酮、无水乙醇及去离子水超声波清洗10分钟，氮气吹干待用；

(2)开启镀膜腔室舱门，将待镀样品放置于基片台中心，合闭镀膜腔室舱门；

(3)启动抽真空机组，将镀膜腔室抽真空至气压5×10^-3Pa；

(4)开启并调节质量流量计，使高纯氩气持续流入镀膜腔室并使镀膜腔室气压维持在0.8Pa；

(5)开启辅助靶源驱动电源，功率为100-500W，使辅助靶源辉光放电，在遮挡板后溅射出原子或粒子；

(6)辅助靶源工作10分钟后，开启镀膜靶源驱动电源，功率为100-500W，开始在待镀样品表面镀制镀膜，镀膜时长依沉积速率和镀膜厚度要求确定；

(7)镀膜时间达到确定值后，依次关闭镀膜靶源驱动电源和辅助靶源驱动电源，然后再关闭质量流量计；

(8)待待镀样品和其上沉积的镀膜温度降至室温后，关闭抽真空机组，镀膜腔室放气，开启镀膜腔室舱门，将带镀膜的待镀样品取出，镀膜过程完成。