专利名称：：氮化硅薄膜溅射源装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种光盘用氮化硅薄膜制备装置，尤其涉及一种用于制备光盘薄膜的氮化硅薄膜溅射装置。
背景技术：
：用于光盘的氮化硅薄膜层一般用溅射方法来获得，常用的有射频溅射和脉冲直流反应溅射法。射频溅射的优势是可以溅射绝缘的氮化硅靶材，但是射频溅射结构复杂，需要配置阻抗匹配电路；氮化硅靶材的制备工艺比较复杂，成分、纯度的控制和高温高压成型技术也比较困难；此外，射频溅射氮化硅时，沉积在盘上的薄膜其化学成分与靶材有很大差别，很难得到符合化学计量成分的氮化硅薄膜。相比之下，脉冲直流反应溅射设备拥有成本上的优势，技术上也更为简单，避免了阻抗匹配的问题。光盘用氮化硅薄膜反应溅射使用单质硅靶作为溅射材料，这种硅靶在DVD光盘生产上已应用了许多年，耙材制备与机械性能已非常成熟。通入氩气和氮气的混和气体，被氩气轰击出来的硅原子与等离子体中的氮原子结合成氮化硅，沉积到盘上。通过调整溅射室内的气体组成和压力，薄膜和靶材化学成分不同的问题在反应溅射中可以较好地解决。氮化硅是绝缘材料，反应溅射绝缘薄膜最突出的问题是靶材中毒，阳极消失和电弧放电。当前，用于溅射镀膜的电源一般都带有电弧检测和处理功能，仅有这些还不够，虽然不同的介质薄膜对工艺的要求各不相同，但它们在介电性质上的一致性对镀膜设备本身的要求总是类似的，典型地，反应溅射设备中最重要的是溅射源(阴极)的设计。氮化硅薄膜反应溅射中，当参与反应的氮气粒子浓度过高时，会使硅靶的表面与其反应生成氮化硅化合物。如果靶面被大量化合物所覆盖，则溅射将从溅射"硅靶"转变成溅射"氮化硅靶"。此时溅射产额很低，薄膜生长速率骤降，这种现象称为"靶中毒"。闭环工艺控制可以有效地控制靶中毒现象，但是，在使用传统的固定磁场阴极的反应溅射中，耙的内外边沿位置会被返溅射沉积的氮化硅层覆盖，后者呈微小的岛状分布。这些绝缘的氮化硅小岛会接收来自离子轰击带来的正电荷，电荷积累到一定程度就会引发电弧放电，破坏等离子体电场的均匀性。
发明内容本发明的目的是提供一种氮化硅反应溅射装置，可降低氮化硅在靶表面的沉积，同时提高了靶材的利用率。配合脉冲直流电源，有效地避免了阳极丢失和电弧放电现象。为实现上述目的，本发明的技术方案如下—种氮化硅反应溅射装置，包括硅靶、铁轭、极靴、沿硅靶周向均匀布置的外圈永磁体，及安装板，所述外圈永磁体，铁轭，极靴，安装板气隙及靶表面空间组成静态磁路，还包括相对于硅靶旋转中心旋转的偏心旋转磁场阴极。进一步，氮化硅反应溅射装置采用脉冲直流电源。采用本发明的技术方案，很大程度上降低氮化硅的返溅射导致的靶中毒现象，同3时提高了靶材的利用率。采用脉冲直流电源，脉冲直流通过给施加一个反向电压来中和硅靶和MASK上的电荷，消除反应溅射中绝缘区域的电荷积累，有效地避免了阳极丢失和电弧放电现象，很好地满足了光盘用氮化硅薄膜的生产要求。图1为氮化硅反应溅射装置剖面示意图；图2为硅靶的补偿曲线；图3为耙材整个寿命期间透射率；图4为整张光盘反射率曲线。具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。如图l所示，为氮化硅反应溅射装置剖面示意图。该脉冲直流电源设计结构至少包括硅靶104、铁轭、极靴、永磁体102及其安装板103组成。外圈永磁体102均匀布置，偏心旋转磁场阴极101相对于硅靶的旋转中心旋转；外圈永磁体，铁轭，极靴，安装板气隙及靶表面空间组成静态磁路，在靶表面的下方形成凸面形状的磁力线分布；偏心旋转磁场加入到静磁场中以调节靶表面空间的磁场分布，完整的旋转磁场阴极的磁路结构由铁轭、极靴、外圈永磁体102、偏心旋转磁场阴极101组成。偏心旋转磁场阴极101加入到外圈永磁体102中，加入直流电源会激发离化靶材与阳极基板间的气体形成等离子体，等离子体辉光区域在靶的内圈和外圈之间来回移动，很大程度上降低氮化硅的返溅射导致的靶中毒现象，同时提高了靶材的利用率。而且本发明的装置采用脉冲直流电源，脉冲直流通过给施加一个反向电压来中和硅耙和MASK上的电荷，消除反应溅射中绝缘区域的电荷积累，有效地避免了阳极丢失和电弧放电现象，很好地满足了光盘用氮化硅薄膜的生产要求。如图2所示，为硅靶的补偿曲线。随着刻蚀的进行，同样厚度的溅射膜层需要更高的能量，对硅靶作出补偿。基于上述技术方案，本发明在旋转磁场阴极镀膜设备上设计了一组实验参数<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>工作中，溅射电压稳定在380V左右。如图3所示，为靶材整个寿命期间透射率。在硅耙的整个寿命期间内，基于DVDR白片溅射的实验显示，覆盖有氮化硅薄膜的DVDR盘片相对于原片，透射率超过94%。在DVDR白片上溅射得到的氮化硅薄膜，考虑DVDR白片本身因注塑厚度带来的不均匀性，整张盘反射率曲线结果显示溅射膜层厚度一致性良好。如图4所示，为整张盘反射率曲线。在DVDR白片上溅射得到的氮化硅薄膜，考虑DVDR白片本身因注塑厚度带来的不均匀性，整张盘反射率曲线结果显示溅射膜层厚度一致性良好。权利要求一种氮化硅反应溅射装置，包括硅靶、由铁轭、极靴、沿硅靶周向均匀布置的外圈永磁体，及安装板，所述外圈永磁体，铁轭，极靴，安装板气隙及靶表面空间组成静态磁路，其特征在于，还包括相对于硅靶旋转中心旋转的偏心旋转磁场阴极。2.根据权利要求1所述的氮化硅反应溅射装置，其特征在于，所述偏心旋转磁场阴极加入到外圈永磁体中，组成完整的旋转磁场。3.根据权利要求1或2所述的氮化硅反应溅射装置，其特征在于，氮化硅反应溅射装置采用脉冲直流电源，连接所述偏心旋转磁场阴极。4.根据权利要求3所述的氮化硅反应溅射装置，其特征在于，所述装置的电弧检测电压是80V;脉冲频率是300HZ;反向时间是0.4S;电弧关断时间200us;氮气/氩气流量是18sccm/6sccm;气体放电时间是1.6s。全文摘要本发明提供了一种氮化硅反应溅射装置，包括硅靶、铁轭、极靴、沿硅靶周向均匀布置的外圈永磁体，及安装板，所述外圈永磁体，铁轭，极靴，安装板气隙及靶表面空间组成静态磁路，还包括相对于硅靶旋转中心旋转的偏心旋转磁场阴极。降低了氮化硅在靶表面的沉积，同时提高了靶材的利用率。配合脉冲直流电源，有效地避免了阳极丢失和电弧放电现象。文档编号C23C14/06GK101709451SQ20091004996公开日2010年5月19日申请日期2009年4月24日优先权日2009年4月24日发明者夏芃,孙满龙,杨明生,熊军,郑飞璠申请人:上海拓引数码技术有限公司