一种新型溅射法制备金属薄膜的工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种新型溅射法制备金属薄膜的工艺，特别是一种电子回旋共振(ECR)的等离子体溅射法薄膜纳米金属的制备工艺。
【背景技术】
[0002]由于金属薄膜具有良好的光学、声学和电学特征，使其在机械、电子行业起到日益重要的作用。人们已经采用化学气相沉积(CVD)、离子注人和离子镀等方法制备了不同材质的纳米金属薄膜，然而在这几种工艺的使用过程中，基片温度过高、沉积速率较低，为纳米金属薄膜的实际用途带来困难。
[0003]为了克服上述问题，本发明设计一种电子回旋共振等离子体溅射法制备金属薄膜，由于微波等离子体具有离化率高(等离子体密度高达11PlO1Vcm3)，工作压力范围宽，微波放电安全性好等优良特性，使其在薄膜工艺上的应用具有很大的潜力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种新型溅射法金属薄膜制备工艺。其技术方案是一种电子回旋共振等离子体溅射法制备金属薄膜的工艺，其特征是:利用微波ECR等离子体在室混基片上溅射沉积T1、Au、Cu、Sn、Mo等金属薄膜。
[0005]ECR等离子体溅射沉积薄膜的装置。基片为玻璃，NaCl单晶，溅射本底真空一般定义在3 X 1(Γ6?8 X KT6Torr,然后通过気气，在1(Γ5 1(Γ3的気气压下气压下输入2450MHz微波，在发散磁场B=875G附近区产生电子回旋共振，形成ECR等离子体。
[0006]Af离子在祀点压作用下对圆筒状(C>=50mm,长50mm)金属祀产生派射。实验过程中保持工作气压PAr在4X 1-4?9X l(T4Torr。微波功率PW在30(Tl000W，靶负偏压在200V基片负偏压0-70V，沉积薄膜的时间t=3(T75 min。薄膜的结构用透射电镜(TEM)进行形貌观察、电子衍射分析和粒径分布，用射线衍射仪(XRD)进行物相处析树晶粒平均尺寸的测定。
[0007]主要工艺:首先在低微波功率(兰200W)，高的靶负偏压(兰1000V)下，以等离子体流轰击靶面3飞分钟，除去靶表面的氧化物和吸物；再在较高的微波功率(1000W)，除去靶偏压，，施加较高的基片负偏压(300V)，将等离子体流直接引至基片上，对基片轰击3?5分钟，最后除去表面的氧化物和吸附物，最后在确定的工作阐述下沉积薄膜。
[0008]本发明的特点是:微波ECR具有等离子体密度高(1013?1015/cm3)，电离度高(>10%);运行气压低；可形成大体积，均匀等离子体；无电极、高活性，易形成多电荷离子和负离子；可稳态运行，设备简单，效率高，参数易于控制等优越特点。ECR微波等离子具有很高的活性，在低温下即可体使反应气体与溅射出来的金属原子充分反应。通过电子回旋共振等离子体溅射法制备的金属薄膜具有厚度均匀，金属颗粒粒度达到纳米级别，具有良好的力学性能和导电导热效应，产率提高，便于操作和可控，具有广阔的市场应用前景。
【具体实施方式】
[0009]一种电子回旋共振等离子体溅射法制备金属薄膜的工艺，其特征是:利用微波ECR等离子休在室混基片上溅射沉积Cu金属薄膜。
[0010]ECR等离子体溅射沉积薄膜的装置。基片为玻璃，NaCl单晶，溅射本底真空一般定义在3 X 1(Γ6?8 X KT6Torr,然后通过気气，在1(Γ5 1(Γ3的気气压下气压下输入2450MHz微波，在发散磁场B=875G附近区产生电子回旋共振，形成ECR等离子体。
[0011]当基片用液氮冷却时，A r_离子对Cu靶溅射，以0.33、.42nm/s的沉积速率向基片沉积出Cu薄膜。
[0012]Ar—离子在靶点压作用下对圆筒状(Φ=50πιπι，长50mm)金属靶产生溅射。实验过程中保持工作气压PAr在4X 1-4?9X l(T4Torr。微波功率PW在30(Tl000W，靶负偏压在200V基片负偏压0-70V，沉积薄膜的时间t = 3(T75min。薄膜的结构用透射电镜(TEM)进行形貌观察、电子衍射分析和粒径分布，用射线衍射仪(XRD)进行物相处析树晶粒平均尺寸的测定。
[0013]主要工艺:首先在低微波功率(兰200W)，高的靶负偏压(兰1000V)下，以等离子体流轰击靶面3飞分钟，除去靶表面的氧化物和吸物；再在较高的微波功率(1000W)，除去靶偏压，施加较高的基片负偏压(300V)，将等离子体流直接引至基片上，对基片轰击:Γ5分钟，最后除去表面的氧化物和吸附物，最后在确定的工作阐述下沉积薄膜。
【主权项】
1.一种新型溅射法制备金属薄膜的工艺，其特征是:利用微波ECR等离子休在室混基片上派射沉积T1、Au、Cu、Sn、Mo等金属薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种新型溅射法制备金属薄膜的工艺，其特征是:ECR等离子体溅射沉积薄膜的装置，基片为玻璃，NaCl单晶，溅射本底真空一般定义在3 X Kr6?8 X l(T6Torr，然后通过氩气，在1(Γ5~10-3的氩气压下气压下输入2450MHz微波，在发散磁场B=875G附近区产生电子回旋共振，形成ECR等离子体。
3.根据权利要求1所述的一种新型溅射法制备金属薄膜的工艺，其特征是:Ar_离子在靶点压作用下对圆筒状(Φ=50πιπι，长50mm)金属靶产生溅射，实验过程中保持工作气压Pto在4 X Kr4?9 X l(T4Torr，微波功率PW在30(Tl000W，靶负偏压在200V基片负偏压0-70V，沉积薄膜的时间t = 30^75 min,薄膜的结构用透射电镜(TEM)进行形貌观察、电子衍射分析和粒径分布，用射线衍射仪(XRD)进行物相处析树晶粒平均尺寸的测定。
4.根据权利要求1所述的一种新型溅射法制备金属薄膜的工艺，其特征是: 主要工艺:首先在低微波功率200W)，高的靶负偏压(=1000V)下，以等离子体流轰击靶面3飞分钟，除去靶表面的氧化物和吸物；再在较高的微波功率(1000W)，除去靶偏压，施加较高的基片负偏压(300V)，将等离子体流直接引至基片上，对基片轰击3?5分钟，最后除去表面的氧化物和吸附物，最后在确定的工作阐述下沉积薄膜。
【专利摘要】本发明其技术方案是一种电子回旋共振等离子体溅射法金属薄膜的制备工艺，其特征是：利用微波ECR等离子休在室混基片上溅射沉积Ti、Au、Cu、Sn、Mo等金属薄膜。本发明的特点是：微波ECR具有等离子体密度高（1013~1015/cm3），电离度高（>10%）；运行气压低；可形成大体积，均匀等离子体；无电极、高活性，易形成多电荷离子和负离子；可稳态运行，设备简单，效率高，参数易于控制等优越特点。通过电子回旋共振等离子体溅射法制备的金属薄膜具有厚度均匀，金属颗粒粒度达到纳米级别，具有良好的力学性能和导电导热效应，产率提高，便于操作和可控，具有广阔的市场应用前景。
【IPC分类】C23C14-46, C23C14-14
【公开号】CN104694898
【申请号】CN201310657530
【发明人】马文超
【申请人】青岛平度市旧店金矿
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月9日