[发明专利]一种小孔内壁薄膜沉积方法及装置

说明书

本发明提供一种小孔内壁薄膜沉积方法及装置，属于薄膜沉积技术领域，沉积方法在于，将靶材倾斜设置在待溅射材料的上方，以使靶材离子以设定角度射向待溅射材料的小孔内壁上，所述靶材为圆柱形靶材，且靶材的直径为100‑200mm；在溅射过程中，同时控制待溅射材料匀速转动，以实现靶材离子在小孔内壁上的均匀沉积。本发明将靶材倾斜设置，一方面可以使用小直径靶材实现大面积的均匀沉积，提高了沉积效率的同时降低了靶材损耗，节约成本；另一方面，斜靶磁控溅射的沉积方法可以使靶材离子以一定角度射向待溅射材料，从而使靶材离子以一定角度射向小孔内壁，而非向直溅射一样沉积方向与小孔内壁平行，沉积的效率和结合强度更好。

技术领域

本发明属于薄膜沉积技术领域，具体涉及一种小孔内壁薄膜沉积方法，另外，本发明还涉及一种小孔内壁薄膜沉积装置。

背景技术

磁控溅射沉积是利用离子在电场中加速后具有一定动能的原理，将气体离子引向溅射靶材激发靶材表面离子，再在电场的作用下将溅射出的靶材离子沿一定方向射向基底材料，从而实现基底表面薄膜的沉积，因为其成膜均匀，膜基结合力与成膜速率高而在实际工程中有广泛的应用。

目前在实际工程中，当需要对材料内孔壁进行薄膜沉积时，一般使用在内孔中放置柱状靶材或者使用大功率直溅射的方式来实现。

在实现本发明的过程中，发明人发现上述现有技术存在如下缺陷：

采用在内孔中防止柱状靶材方式时，圆柱形的靶材需要能够放置在内孔中且留出一定的空间，这就需要为每一个内孔单独配置一根圆柱形靶材，且需要配套定制化设备，无论是成本还是生产效率上都有诸多限制。大功率直溅射的方式适用于几微米到几十微米之间的微孔，并且这种方法需要大直径的靶材，而且由于溅射功率高、靶材离子密度大，所以造成的靶材损耗十分严重，成本高昂。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种小孔内壁薄膜沉积方法，即采用斜靶磁控溅射的方法进行小孔内壁的薄膜沉积，可以使用小直径靶材实现大面积的均匀沉积，提高了沉积效率的同时降低了靶材损耗，节约了成本。本发明的另一目的是提供一种小孔内壁薄膜沉积装置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供一种小孔内壁薄膜沉积方法，将靶材倾斜设置在待溅射材料的上方，以使靶材离子以设定角度射向待溅射材料的小孔内壁上，所述靶材为圆柱形，且靶材的直径为100-200mm。

优选地，所述靶材与竖直面的夹角介于45-80°之间。

在一个实施例中，在溅射过程中，同时控制待溅射材料匀速转动，以实现靶材离子在小孔内壁上的均匀沉积。

优选地，在溅射过程中，控制待溅射材料同时公转和逆向自转。

优选地，在溅射过程中，同时对待溅射材料施加负偏压，以控制靶材离子的运动轨迹。

优选地，控制溅射过程中的溅射功率为150-250W，溅射时间为1-2h，氩分压为3-5Pa。

在一个实施例中，在溅射前对待溅射材料先进行射频清洗，射频清洗功率为100W，时间为3-5min。

其中，所述小孔的直径介于0.2mm-100mm之间，所述小孔的深径比不超过7。

另一方面，本发明实施例还提供一种小孔内壁薄膜沉积装置，包括：旋转托盘，通过驱动件驱动匀速转动；冷却水套，设置在旋转托盘上方，用于固定和冷却靶材；外接电极，与所述冷却水套连接。

在一个实施例中，所述旋转托盘上还嵌设有若干个用于放置待溅射材料的分体旋转盘，所述分体旋转盘可单独旋转，以使旋转托盘转动时待溅射材料同时自转。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：