[发明专利]薄膜沉积装置及薄膜沉积方法

说明书

公开一种薄膜沉积装置及薄膜沉积方法，该薄膜沉积装置包括：具有真空腔的反应容器，所述反应容器内设有能将基片保持于保持面的支架；设置在所述真空腔用于对所述基片进行蒸发镀膜的蒸发镀膜机构，所述蒸发镀膜机构朝向所述保持面设置；设置在所述真空腔用于对所述基片进行溅射镀膜的溅射镀膜机构，所述溅射镀膜机构朝向所述保持面设置；其中，所述蒸发镀膜机构和所述溅射镀膜机构位于所述支架的同一侧；所述溅射镀膜机构与所述支架之间的最小距离小于20cm且大于5cm。本说明书所提供的薄膜沉积装置及薄膜沉积方法，能将蒸发镀和溅射镀相结合，在达到最大生产效率的同时满足一些特殊膜层的沉积要求。

技术领域

本说明书涉及薄膜制备技术领域，尤其涉及一种薄膜沉积装置及薄膜沉积方法。

背景技术

在光学和半导体领域，很多器件需要进行镀膜工艺，目前广泛使用的镀膜方式为真空蒸镀和溅射镀。

真空蒸镀的沉积速率高，然而真空蒸镀的沉积粒子能量低，且无法完成一些特定膜层的蒸镀。真空蒸镀而成的薄膜微观结构为典型的柱状体加空隙结构，薄膜致密性不足，即便采用离子束辅助沉积镀膜(Ion Beam Assisted Deposition，IAD)的技术也无法达到足够的致密性。一些特定膜层例如类金刚石(DIAMOND-LIKE CARBON，DLC)膜、氮化物薄膜等无法由真空蒸镀而成。

溅射镀所获得的薄膜与基片结合较好，溅射原子能量比蒸发原子能量高1-2个数量级，因而薄膜与基片的的附着力强，薄膜聚集密度接近于1；且溅射镀能够完成一些蒸镀无法完成的膜层，例如类金刚石膜层，溅射镀易于形成各种氮化物薄膜，如Si₃N₄、AlN、GaN等。然而溅射镀的沉积速率低。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本说明书的一个目的是提供一种薄膜沉积装置及薄膜沉积方法，能将蒸发镀和溅射镀相结合，在达到最大生产效率的同时满足一些特殊膜层的沉积要求。

为达到上述目的，本说明书实施方式提供一种薄膜沉积装置，包括：

具有真空腔的反应容器，所述反应容器内设有能将基片保持于保持面的支架；

设置在所述真空腔用于对所述基片进行蒸发镀膜的蒸发镀膜机构，所述蒸发镀膜机构朝向所述保持面设置；

设置在所述真空腔用于对所述基片进行溅射镀膜的溅射镀膜机构，所述溅射镀膜机构朝向所述保持面设置；其中，所述蒸发镀膜机构和所述溅射镀膜机构位于所述支架的同一侧；所述溅射镀膜机构与所述支架之间的最小距离小于20cm且大于5cm。

作为一种优选的实施方式，所述支架围绕一竖直旋转轴线旋转；所述溅射镀膜机构包括设置在所述真空腔的与所述真空腔的侧壁相连的溅射阴极、以及安装于所述溅射阴极上的靶材；所述靶材具有面对所述保持面的靶材表面，存在一经过所述旋转轴线的纵截面，所述靶材表面在该纵截面的轮廓线与所述保持面在该纵截面上的轮廓线相平行，所述靶材表面的轮廓线与所述保持面的轮廓线之间的距离为10cm～15cm；进一步地，该纵截面经过所述靶材表面的周向中间位置。

作为一种优选的实施方式，所述蒸发镀膜机构和所述溅射镀膜机构的所在区域被配置为相同真空度；所述蒸发镀膜机构和所述溅射镀膜机构被配置为错开启动。

作为一种优选的实施方式，所述反应容器还配设有连通所述真空腔的真空泵以及控制器；所述控制器被配置为通过控制所述真空泵使所述蒸发镀膜机构和所述溅射镀膜机构在不同时刻处于不同真空度的真空腔中。

作为一种优选的实施方式，所述蒸发镀膜机构与所述支架的距离大于所述溅射镀膜机构与所述支架的距离的2倍。

作为一种优选的实施方式，所述保持面为从上向下内面积逐渐增大的锥面；所述锥面的横截面为圆形或多边形；所述靶材表面与其邻近的所述反应容器的侧壁的夹角为锐角。