专利名称：能量过滤磁控溅射镀膜方法及实施该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁控溅射镀膜技术领域，尤其是--1巾能量过滤磁控溅射镀膜 方法及实施该方法的能量过滤磁控溅射镀膜装置。
背景技术：
磁控溅射镀膜是一种重要的薄膜制备技术，被广泛地应用于科学研究和 工业生产。例如，可利用磁控溅射镀膜方法制备各种金属、半导体和氧化物
薄膜，在工业上生产ITO透明导电玻璃等。磁控溅射镀膜是在真空中利用荷 能离子轰击靶材表面，使被轰击出的靶材粒子在衬底表面沉积制备薄膜的技 术。这项技术有很多优点，例如可以方便地制取高熔点物质的薄膜；可大面 积均匀成膜；沉积速率大；功率效率高等。但这项技术也有其局限性，首先 用该技术制备薄膜的过程中由于高能粒子的轰击作用会对不耐轰击的衬底或 衬底上己有的不耐轰击膜层造成损伤，引起材料改性；其次该技术制备的薄 膜表面形貌往往比较粗糙，不能满足某些应用的需要。这些缺点限制了该技 术的使用范围。例如，顶发射有机电致发光器件(TOLED)中用磁控溅射技术制 备作为顶阳极的ITO薄膜时会对有机发光层造成损伤，导致器件发光亮度下 降或不发光；某些场合需对IT0玻璃表面的IT0薄膜进行抛光后才能使用。
发明内容
本发明的目的在于提供可对溅射靶材发出的高能离子进行动能削弱的能 量过滤磁控溅射镀膜方法，同时提供实施该方法的能量过滤磁控溅射镀膜装置。
本发明的技术方案是能量控制磁控溅射镀膜方法 (1 )在待镀膜衬底的薄膜生长表面与溅射靶材之间设置有在溅射镀膜过
程中带有阳极高电位的导电过滤网； (2)受轰击的阴极溅射靶材所产生的离子经过导电过滤网过滤后再送向
阳极处的待镀膜衬底的镀膜生长表面，溅射靶材所产生的离子在经
过导电过滤网时，带有阳极高电位的导电过滤网吸引其中的高能电
子、排斥其中的高能正离子。所述的导电过滤网与镀膜中作为阳极的衬底安装件导电连接，导电过滤 网罩挡设置于衬底安装架的衬底安装处的外围。
所述导电过滤网为金属材料或导电非金属材料。
在衬底支架的衬底安装处与溅射靶材之间设有可罩挡需镀膜衬底的薄膜 生长表面的导电过滤网，所述导电过滤网导电连接于在溅射镀膜过程中具有 阳极高电位的阳极装置上。
所述的阳极装置为阳极的衬底支架。
所述导电过滤网为金属材料或导电非金属材料。
本发明的方法是在待镀膜衬底外罩设带有阳极高电位的导电过滤网来吸 引或排斥不同极性的高能粒子，影响高能离子的运动，从而抑制磁控溅射技 术制备薄膜过程中高能粒子轰击对衬底造成的损伤，并使制备出的薄膜表面 晶粒更加细小、均匀，平整度更高；导电过滤网可选择金属或导电的非金属 材料。本发明的装置可在原有装置的基础上在衬底支架外设置可罩挡需镀膜 衬底表面的导电过滤网，以减少现有的磁控溅射镀膜装置在镀膜过程中高能
粒子轰击衬底所造成的损伤；本发明可改进衬底上薄膜的质量和性能，例如 制备出的ITO薄膜透光率更高；Ti02薄膜的润湿角减小，亲水性更强，而且本
发明的方法的实施及装置可由传统装置改动而成，具有改动不大、易实现等 优点。
图4、图5分别为使用传统磁控溅射镀膜技术和使用能量过滤磁控溅射 镀膜技术在相同沉积条件下制备的Ti膜表面形貌的SEM照片，可看出图5中 制备的Ti膜晶粒细小均匀，表面非常平整光滑。
图6、图7所示的结构为Glass/Al/Alq:/TPD/ITO的顶发射有机电致发光 器件(Top-emitting Organic Light-emitting Diodes, TOLED)中，IT0顶阳极 是使用传统直流磁控溅射装置和能量过滤磁控溅射镀膜技术及装置最后制备 的。现有方法和本发明方法分别制备出的IT0薄膜表面SEM照片分别如图6、 图7所示，由图中可看出，能量过滤磁控溅射镀膜技术制备的ITO薄膜表面 晶粒小、界面清晰；现有方法和本发明方法分别制备出的TOLED器件横断面 的SEM照片分别如图8、图9所示，现有方法和本发明方法分别制备出TOLED 器件的发光效果分别如图10、图11所示，由图中可看出，能量过滤磁控溅射 镀膜技术制备的TOLED器件在相同驱动电压下发光亮度大大提高。
图1是本发明的能量过滤磁控溅射镀膜装置的结构示意图； 图2是本发明的导电过滤网网格例子1的显微图； 图3是本发明的导电过滤网网格例子2的显微图； 图4是现有的磁控溅射方法制备的Ti膜表面SEM照片； 图5是本发明的能量过滤磁控溅射方法制备的Ti膜表面SEM照片； 图6是现有磁控溅射方法制备出的IT0薄膜表面的SEM照片； 图7是本发明的能量过滤磁控溅射方法制备出的ITO薄膜表面的SEM照 片；
图8是是现有磁控溅射方法制备出的TOLED器件横断面的SEM照片； 图9是本发明的能量过滤磁控溅射方法制备出的TOLED器件横断面的SEM 照片；
图10是是现有磁控溅射方法制备出的TOLED器件的发光效果；
图11是本发明的能量过滤磁控溅射方法制备出的TOLED器件的发光效果。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的能量过滤磁控溅射镀膜装置，包括真空室5内相 对设置的衬底支架1和溅射靶材4，真空室5具有进、排气口6、 7，衬底支 架1与溅射耙材4的相对面上装设需镀膜的衬底2，溅射靶材4为阴极，衬底 支架1为阳极，溅射靶材4背后还设有可产生磁场的磁体，以上内容均为现 有磁控溅射镀膜装置的公开技术，其具体细节此处不再详述。本发明的创新 之处在于真空室5内于衬底支架1和溅射靶材4之间设有可罩档衬底2与 溅射靶材4的相对面的导电过滤网3，导电过滤网3与阳极的衬底支架1导电 连接。导电过滤网3的材质可选用金属或导电非金属材料。
如图2、图3所示，图中给出了导电过滤网3的两个具体例子。网格规格 1:网孔为圆形、网孔直径为555幽、单位面积网孔数2.28X107m2、导电过 滤网格厚度IOO刚；网格规格2:网孔为条状、网孔面积为475X 130,2、单 位面积网孔数3. 37X 10fi/W、导电过滤网格厚度100,。
本发明的能量过滤磁控溅射镀膜装置在工作时，溅射靶材4发出的高能 粒子主要是电子和其它的一些正离子。因为导电过滤网3与阳极的衬底支架1相连接而具有较高的电位，因而对来自等离子体中的不同极性的带电粒子分 别具有吸引或排斥作用。当电子接近时，导电过滤网3能将绝大部分高能电 子吸引到导电过滤网3上去；而对于高能的正离子，导电过滤网3对它们具 有排斥作用，使它们在通过导电过滤网3后的能量大大降低。因而导电过滤
网3起到过滤高能粒子的作用，避免了高能粒子对衬底2的过度轰击和粒子 轰击所引起的衬底2的过高温升。
上述实施例中的导电过滤网与衬底支架导电连接而具有与阳极的衬底支 架相同的高电位，这样是为了方便在原有装置的基础上进行改造；当然也可 以设置其他导电线路将导电过滤网与镀膜装置上其他阳极部件或装置外的阳 极连接而使导电过滤网具备阳极高电位，例如镀膜装置的衬底支架及机壳是 通过接地而作为阳极，导电过滤网就可通过接地或与机壳连接而具备相对(相 对于阴极的溅射靶材)的阳极高电位或者将金属网单独由真空室引出导电
连接于虽与阳极电位不同，但相对于阴极仍是高电位的电极上。这类改动属 于本发明技术方案的简单替换，应落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1、能量控制磁控溅射镀膜方法，其特征在于(1)在待镀膜衬底的薄膜生长表面与溅射靶材之间设置有在溅射镀膜过程中带有阳极高电位的导电过滤网；(2)受轰击的阴极溅射靶材所产生的离子经过导电过滤网过滤后再送向阳极处的待镀膜衬底的镀膜生长表面，溅射靶材所产生的离子在经过导电过滤网时，带有阳极高电位的导电过滤网吸引其中的高能电子、排斥其中的高能正离子。
2、 根据权利要求1所述的能量过滤磁控溅射镀膜方法，其特征在于所述 的导电过滤网与镀膜中作为阳极的衬底安装件导电连接，导电过滤网罩 挡设置于衬底安装架的衬底安装处的外围。
3、 根据权利要求1或2所述的能量过滤磁控溅射镀膜方法，其特征在于所述导电过滤网为金属材料或导电非金属材料。
4、 能量过滤磁控溅射镀膜装置，包括真空室内相对设置的衬底支架阳极和溅射靶材阴极，其特征在于在衬底支架的衬底安装处与溅射靶材之间 设有可罩挡需镀膜衬底的薄膜生长表面的导电过滤网，所述导电过滤网 导电连接于在溅射镀膜过程中具有阳极高电位的阳极装置上。
5、 根据权利要求4所述的能量过滤磁控溅射镀膜装置，其特征在于所述 的阳极装置为阳极的衬底支架。
6、 根据权利要求4或5所述的能量过滤磁控溅射镀膜装置，其特征在于所述导电过滤网为金属材料或导电非金属材料。
全文摘要
本发明公开了一种能量过滤磁控溅射镀膜方法及实施该方法的装置，该方法是在待镀膜衬底表面与溅射靶材之间设置一与阳极相连的导电过滤网，溅射镀膜过程中受轰击的阴极溅射靶材所产生的离子经过导电过滤网过滤后再送向阳极处的待镀膜衬底的镀膜生长表面。溅射靶材所产生的离子在经过导电过滤网时，带有阳极高电位的导电过滤网吸引其中的高能电子、排斥其中的高能正离子；本发明可在原有装置的基础上在衬底外罩设带有阳极高电位的导电过滤网，抑制磁控溅射技术制备薄膜过程中高能粒子轰击对衬底造成的损伤，并使制备出的薄膜表面晶粒更加细小、均匀，平整度更高；而且本发明可由传统装置改动而成，改动不大、易实现。
文档编号C23C14/54GK101307430SQ20081014049
公开日2008年11月19日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者宁 姚, 韩昌报 申请人:郑州大学