[发明专利]一种纳米复合多层硬质薄膜制备方法

摘要

本发明涉及一种多层硬质薄膜的制备方法，该法包括以下步骤：(1)将衬底基片表面进行打磨、清洗、烘干；(2)将清洗好的衬底基片置于真空室里，将真空室抽真空；(3)打开加热电源，将衬底基片加热，往真空室内通入溅射气体氩气，调整镀膜功率，对衬底基片进行第一层溅射沉积；(4)经过第一设定时间沉积后，选择第二时间内的状态或者反应参数设置，或打开反应气体氮气，或在通入反应气体的情况下：改变真空室内总气压，或改变原来衬底温度，或改变反应气体与溅射气体的比率；(5)程序降温退火。本发明采用单靶磁控溅射仪制备纳米复合多层硬质薄膜，降低了对合成设备的要求，不需要使样品台转动的机械设备，减少了对环境的噪音污染和生产成本。

主权项

1、一种纳米复合多层硬质薄膜的制备方法，包括衬底基片、靶材和单靶磁控溅射仪，该单靶磁控溅射仪包括有真空室和参数调节装置，其特征在于：所述多层硬质薄膜的制备方法包括以下步骤：(1)、将衬底基片的表面进行打磨、清洗、烘干；(2)、将清洗好的衬底基片置于单靶磁控溅射仪的真空室里，将衬底基片与磁控溅射靶之间的距离保持在40～80mm之间，将单靶磁控溅射仪的真空室抽真空到8×10-4Pa或其以下；(3)、打开加热电源，向真空室内通入溅射气体，调整镀膜功率，范围为50～250W；(4)、对衬底基片进行溅射沉积，溅射沉积条件为以下方式中的一种：(41)、首先对衬底基片进行第一层溅射沉积，通过参数调节装置设置第一层溅射沉积的条件为：将衬底基片加热，温度范围为200～800℃，设置溅射室内的气体总压力，范围为0.5Pa～2Pa，溅射沉积的时间为第一设定时间；然后对衬底基片进行第二层溅射沉积，第二层溅射沉积的条件为：往真空室内注入反应气体，衬底温度和溅射室内的气体总压力保持不变，溅射沉积的时间为第二设定时间；(42)、首先对衬底基片进行第一层溅射沉积，通过参数调节装置设置第一层溅射沉积的条件为：同时向真空室内注入反应气体，反应气体与溅射气体的比率为1：1，将衬底基片加热到第一温度，第一温度范围为200～800℃，设置溅射室内的气体总压力，范围为0.5Pa～2Pa；然后对衬底基片进行第二层溅射沉积，第二层溅射沉积的条件为：将衬底基片改变到不同于第一温度的第二温度，其范围也为200～800℃，溅射室内的气体总压力和反应气体与溅射气体的比率保持不变，溅射沉积的时间为第二设定时间；(43)、首先对衬底基片进行第一层溅射沉积，通过参数调节装置设置第一层溅射沉积的条件为：同时向真空室内注入反应气体，反应气体与溅射气体比率为1：1，将衬底基片加热，温度的范围为200～800℃，设置溅射室内的气体总压力为第一压力值，该第一压力的范围为0.5Pa～2Pa；然后对衬底基片进行第二层溅射沉积，第二层溅射沉积的条件为：将溅射室内的气体总压力设置为不同于第一压力的第二压力，该第二压力的范围也为0.5Pa～2Pa，衬底温度和反应气体与溅射气体比率保持不变，溅射沉积的时间为第二设定时间；(44)、首先对衬底基片进行第一层溅射沉积，通过参数调节装置设置第一层溅射沉积的条件为：同时向真空室内注入反应气体，将衬底基片加热，温度范围为200～800℃，设置溅射室内的气体总压力，范围为0.5Pa～2Pa，设置反应气体与溅射气体比率为第一比率，其范围为0：1～1：0；然后对衬底基片进行第二层溅射沉积，第二层溅射沉积的条件为：改变反应气体与溅射气体比率为不同于第一比率的第二比率，其范围也为0：1～1：0，衬底温度和溅射室内的气体总压力保持不变，溅射沉积的时间为第二设定时间；(5)、进行程序降温，释放沉积过程中产生的热应力，直到温度按设定的降温速率降到100℃以下时关闭溅射电流，断开加热电源，待自然真空状态下温度降到室温时，向真空室内放入空气，取出已经沉积有多层硬质薄膜的衬底基片。