专利名称：离子溅射镀膜装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及镀膜领域，尤其涉及一种真空环境下的离子溅射镀膜装置。
背景技术：
真空磁控溅射镀膜是溅射镀膜领域广泛使用的一种沉积装置，这类装置其原理是在真空二级溅射基础上，通过在靶材背面引入磁极，来改变靶材表面的磁场分布，以此来提高真空室内等离子体的离化效率，从而提高靶材的溅射效率。由于靶材背面磁力线分布固有的不均匀性，导致等离子体的离化效率局部强化，使得靶材表面溅射也呈现不均匀，在离化效率高的区域，溅射效率高，靶材消耗快，在离化效率低的区域，溅射效率低，靶材消耗慢，这种溅射不均匀性导致靶材利用率很低，也就是靶材消耗快的地方一旦溅射到底部，整个靶材就无法再使用。通常靶材利用率只有一般在30%左右。同时，这种溅射不均匀性还很容易导致在磁控反应溅射中出现靶中毒现象，使得反应气体覆盖于靶表面形成介电层，导致拉弧放电的现象频繁发生。现有技术采用脉冲直流电源来控制放电时间以抑制靶面拉·弧，但未从根本上解决该问题，尤其是在Si靶和Al靶的反应溅射中即使采用脉冲直流电源，还是会经常发生拉弧现象。进一步整个靶面不均匀的刻蚀速率导致沉积速率会发生漂移，在反应溅射中尤为严重，导致反应溅射沉积过程的不稳定性。
实用新型内容本实用新型提出了一种离子溅射镀膜装置，主要解决的技术问题是现有技术中靶材表面的溅射不均匀导致其在反应溅射中出现靶中毒现象，进而使反应气体覆盖于靶表面形成介电层，导致拉弧放电的现象频繁发生，并且靶面不均匀的刻蚀速率导致沉积物会发生漂移，导致溅射沉积过程的不稳定性的问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种离子溅射镀膜装置，包括真空镀膜室及位于所述真空镀膜室一侧的用于发射溅射离子束的等离子发射装置，所述真空镀膜室的内空间容置有的位于真空镀膜室顶部的基板、位于真空镀膜室底部的托盘、位于所述托盘上的靶材及位于托盘一侧的辅助离子发射装置，所述辅助离子发射装置的发射端口正对于基板板面，所述等离子发射装置的端口与真空镀膜的内空间相连通，且等离子发射装置的端口绕有发射电磁线圈。优选的，还包括偏转电磁线圈，所述偏转电磁线圈绕于所述真空镀膜室的底部外侧的突起，且所述偏转电磁线圈处于所述托盘的下部。优选的，还包括旋转架，所述基板通过旋转架悬挂于真空镀膜室顶部。优选的，所述托盘为可旋转的转盘，所述靶材的数量为4-8块，所述靶材均匀地固定于转盘上。优选的，所述靶材的形状为圆形或矩形。本实用新型的有益技术效果是靶材表面的溅射不均匀导致其在反应溅射中出现靶中毒现象，进而使反应气体覆盖于靶表面形成介电层，导致拉弧放电的现象频繁发生，并且靶面不均匀的刻蚀速率导致沉积物会发生漂移，导致溅射沉积过程的不稳定性的问题， 提供了一种离子溅射镀膜装置，通过采用等离子体发射装置和在等离子体发射装置的端口设置发射电磁线圈，能够获得高密度均匀的等离子体，在靶面形成了大通量、均匀的溅射离子束，实现了整个靶面均匀稳定的溅射，避免了传统溅射靶材利用率低的缺点。另外，通过采用辅助离子源发射装置，并将辅助离子源发射装置的发射口正对基板板面，使得溅射反应主要发生在基板附近，降低了反应气体在靶面反应形成化合物的几率，从而有效抑制靶材表面拉弧放电现象，本实用新型结构简单、靶材的利用率高、能够有效的抑制靶材表面拉弧放电，溅射沉积的稳定好，实用性强，具有广阔的市场空间。
[0010]图I是本实用新型离子溅射镀膜装置的结构示意图；[0011]图2是本实用新型离子溅射镀膜装置的工作原理图。[0012]标号说明[0013]I-等离子发射装置，11-发射电磁线圈；·[0014]2-真空镀膜室，21-辅助离子发射装置，22-基板，23-旋转架，24-托盘，25-偏转电磁线圈，26-祀材,210-发射端口。
具体实施方式
[0015]为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。[0016]请参阅图1，本实用新型离子溅射镀膜装置，包括真空镀膜室2及位于所述真空镀膜室2—侧的用于发射溅射离子束的等离子发射装置1，所述真空镀膜室2的内空间容置有的位于真空镀膜室2顶部的基板22、位于真空镀膜室2底部的托盘24、位于所述托盘24上的靶材26及位于托盘24 —侧的辅助离子发射装置21，所述辅助离子发射装置21的发射端口 210正对于基板22板面，所述等离子发射装置I的端口与真空镀膜的内空间相连通，且等离子发射装置I的端口绕有发射电磁线圈11，若要发生离子溅射必须要有大量的高能等离子体轰击靶面，为此在等离子体发生装置出口安装发射电磁线圈11发射电磁线圈11用来加速工作气体电离，形成高密度等离子体。[0017]上述实施例中，为解决反应溅射靶面拉弧放电现象，在真空镀膜室2侧面安装等离子发射装置1，该装置可以是霍尔型离子源或是考夫曼型离子源，等离子法神装置的端口口径较小，用于将反应溅射的工作气体氧气或氮气通过该离子源进行离化，使反应气体离子束直接喷向基板22附近，这样使得反应溅射在基板22附近发生，而其反应气体离子和溅射原子的反应速率要远大于游离态气体和溅射原子的反应速率。[0018]在一优选的实施例中，所述真空镀膜室2底部外侧的突起上还绕有偏转电磁线圈 25，所述偏转电磁线圈25处于所述托盘24的下部，通过偏转电磁线圈25来控制等离子体在靶材26表面均匀分布，能够有效解决了磁控溅射磁场分布不均匀现象，而且还极大地提高靶材26的利用率。而传统技术中的在托盘下部设置磁极，而使靶材26的利用率降低。[0019]在一优选的实施例中，真空镀膜室2还包括旋转架23，所述基板22通过旋转架23 悬挂于真空镀膜室2顶部。基板22与真空镀膜室2顶板分开，一则使离子不至于使直接喷在顶板上而影响离子的利用率，二则便于对基板22的进行旋转操作。上述实施例中，所述托盘24为可旋转的转盘，所述靶材26的数量为4-8块，所述靶材26均匀地固定于转盘上。 同时，放置4-8块靶材26，能够提高对离子束的利用率，提高工作效率。为了进一步提高离子束的利用率，可以根据实际情况将靶材26的设计为圆形、矩形、正方形等其他形状。[0020]图2是本实用新型真空镀膜装置的工作原理图，取常用的Si靶材26反应溅射生成Si02，在等离子发射装置I的作用下，高能Ar+离子束轰击Si靶材26表面形成溅射Si 原子，在级联碰撞作用下，Si原子在真空室内向基板22方向输运，同时以氧气02为工作气体的辅助离子发射装置21，向基板22方向反射离化的氧离子02-，在基板22附近，Si原子和02-离子反应结合生成Si02，通过适当的调整辅助离子源工作气体氧气02的流量，可以控制发射的氧离子02-大部分与Si原子反应，这样就有效的避免了过量的氧离子游移到靶面而形成化合物，从而降低了靶面拉弧放电的几率。因此，本实用新型的离子溅射镀膜装置，可以有效地提高靶材26利用率，并降低靶面中毒出现拉弧放电的几率。[0021]本实用新型区别于现有技术中靶材表面的溅射不均匀导致其在反应溅射中出现靶中毒现象，进而使反应气体覆盖于靶表面形成介电层，导致拉弧放电的现象频繁发生，并且靶面不均匀的刻蚀速率导致沉积物会发生漂移，导致溅射沉积过程的不稳定性的问题， 提供了一种离子溅射镀膜装置，通过采用等离子体发射装置和在等离子体发射装置的端口设置发射电磁线圈，能够获得高密度均匀的等离子体，在靶面形 成了大通量、均匀的溅射离子束，实现了整个靶面均匀稳定的溅射，避免了传统溅射靶材利用率低的缺点。另外，通过采用辅助离子源发射装置，并将辅助离子源发射装置的发射口正对基板板面，使得溅射反应主要发生在基板附近，降低了反应气体在靶面反应形成化合物的几率，从而有效抑制靶材表面拉弧放电现象，本实用新型结构简单、靶材的利用率高、能够有效的抑制靶材表面拉弧放电，溅射沉积的稳定好，实用性强，具有广阔的市场空间。[0022]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种离子溅射镀膜装置，其特征在于，包括真空镀膜室及位于所述真空镀膜室一侧的用于发射溅射离子束的等离子发射装置，所述真空镀膜室的内空间容置有的位于真空镀膜室顶部的基板、位于真空镀膜室底部的托盘、位于所述托盘上的靶材及位于托盘一侧的辅助离子发射装置，所述辅助离子发射装置的发射端口正对于基板板面，所述等离子发射装置的端口与真空镀膜的内空间相连通，且等离子发射装置的端口绕有发射电磁线圈。
2.根据权利要求I所述的离子溅射镀膜装置，其特征在于，还包括偏转电磁线圈，所述偏转电磁线圈绕于所述真空镀膜室的底部外侧的突起，且所述偏转电磁线圈处于所述托盘的下部。
3.根据权利要求I所述的离子溅射镀膜装置，其特征在于，还包括旋转架，所述基板通过旋转架悬挂于真空镀膜室顶部。
4.根据权利要求I所述的离子溅射镀膜装置，其特征在于，所述托盘为可旋转的转盘，所述靶材的数量为4-8块，所述靶材均匀地固定于转盘上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的离子溅射镀膜装置，其特征在于，所述靶材的形状为圆形或矩形。
专利摘要本实用新型公开了一种离子溅射镀膜装置，包括真空镀膜室及位于所述真空镀膜室一侧的用于发射溅射离子的等离子发射装置，所述真空镀膜室的内空间容置有的位于真空镀膜室顶部的基板、位于真空镀膜室底部的托盘、位于所述托盘上的靶材及位于托盘一侧的辅助离子发射装置，所述辅助离子发射装置的发射口正对于基板板面，所述等离子发射装置的端口与真空镀膜的内空间连通，且等离子发射装置的端口绕有发射电磁线圈，本实用新型结构简单、靶材的利用率高、能够有效的抑制靶材表面拉弧放电，溅射沉积的稳定好，实用性强，具有广阔的市场空间。
文档编号C23C14/34GK202730223SQ20122038264
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者卜轶坤, 关振奋, 张慎兴, 吴冠伟, 刘森山 申请人:晋谱(福建)光电科技有限公司