一種新型濺射法制備金屬薄膜的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種新型濺射法制備金屬薄膜的工藝，特別是一種電子回旋共振(ECR)的等離子體濺射法薄膜納米金屬的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]由于金屬薄膜具有良好的光學(xué)、聲學(xué)和電學(xué)特征，使其在機(jī)械、電子行業(yè)起到日益重要的作用。人們已經(jīng)采用化學(xué)氣相沉積(CVD)、離子注人和離子鍍等方法制備了不同材質(zhì)的納米金屬薄膜，然而在這幾種工藝的使用過程中，基片溫度過高、沉積速率較低，為納米金屬薄膜的實(shí)際用途帶來困難。
[0003]為了克服上述問題，本發(fā)明設(shè)計一種電子回旋共振等離子體濺射法制備金屬薄膜，由于微波等離子體具有離化率高(等離子體密度高達(dá)11PlO1Vcm3)，工作壓力范圍寬，微波放電安全性好等優(yōu)良特性，使其在薄膜工藝上的應(yīng)用具有很大的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，發(fā)明一種新型濺射法金屬薄膜制備工藝。其技術(shù)方案是一種電子回旋共振等離子體濺射法制備金屬薄膜的工藝，其特征是:利用微波ECR等離子體在室混基片上濺射沉積T1、Au、Cu、Sn、Mo等金屬薄膜。
[0005]ECR等離子體濺射沉積薄膜的裝置?；瑸椴ＡВ琋aCl單晶，濺射本底真空一般定義在3 X 1(Γ6?8 X KT6Torr,然后通過気氣，在1(Γ5 1(Γ3的気氣壓下氣壓下輸入2450MHz微波，在發(fā)散磁場B=875G附近區(qū)產(chǎn)生電子回旋共振，形成ECR等離子體。
[0006]Af離子在祀點(diǎn)壓作用下對圓筒狀(C>=50mm,長50mm)金屬祀產(chǎn)生派射。實(shí)驗(yàn)過程中保持工作氣壓PAr在4X 1-4?9X l(T4Torr。微波功率PW在30(Tl000W，靶負(fù)偏壓在200V基片負(fù)偏壓0-70V，沉積薄膜的時間t=3(T75 min。薄膜的結(jié)構(gòu)用透射電鏡(TEM)進(jìn)行形貌觀察、電子衍射分析和粒徑分布，用射線衍射儀(XRD)進(jìn)行物相處析樹晶粒平均尺寸的測定。
[0007]主要工藝:首先在低微波功率(蘭200W)，高的靶負(fù)偏壓(蘭1000V)下，以等離子體流轟擊靶面3飛分鐘，除去靶表面的氧化物和吸物；再在較高的微波功率(1000W)，除去靶偏壓，，施加較高的基片負(fù)偏壓(300V)，將等離子體流直接引至基片上，對基片轟擊3?5分鐘，最后除去表面的氧化物和吸附物，最后在確定的工作闡述下沉積薄膜。
[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)是:微波ECR具有等離子體密度高(1013?1015/cm3)，電離度高(>10%);運(yùn)行氣壓低；可形成大體積，均勻等離子體；無電極、高活性，易形成多電荷離子和負(fù)離子；可穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，設(shè)備簡單，效率高，參數(shù)易于控制等優(yōu)越特點(diǎn)。ECR微波等離子具有很高的活性，在低溫下即可體使反應(yīng)氣體與濺射出來的金屬原子充分反應(yīng)。通過電子回旋共振等離子體濺射法制備的金屬薄膜具有厚度均勻，金屬顆粒粒度達(dá)到納米級別，具有良好的力學(xué)性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱效應(yīng)，產(chǎn)率提高，便于操作和可控，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種電子回旋共振等離子體濺射法制備金屬薄膜的工藝，其特征是:利用微波ECR等離子休在室混基片上濺射沉積Cu金屬薄膜。
[0010]ECR等離子體濺射沉積薄膜的裝置?；瑸椴Ａ?，NaCl單晶，濺射本底真空一般定義在3 X 1(Γ6?8 X KT6Torr,然后通過気氣，在1(Γ5 1(Γ3的気氣壓下氣壓下輸入2450MHz微波，在發(fā)散磁場B=875G附近區(qū)產(chǎn)生電子回旋共振，形成ECR等離子體。
[0011]當(dāng)基片用液氮冷卻時，A r_離子對Cu靶濺射，以0.33、.42nm/s的沉積速率向基片沉積出Cu薄膜。
[0012]Ar—離子在靶點(diǎn)壓作用下對圓筒狀(Φ=50πιπι，長50mm)金屬靶產(chǎn)生濺射。實(shí)驗(yàn)過程中保持工作氣壓PAr在4X 1-4?9X l(T4Torr。微波功率PW在30(Tl000W，靶負(fù)偏壓在200V基片負(fù)偏壓0-70V，沉積薄膜的時間t = 3(T75min。薄膜的結(jié)構(gòu)用透射電鏡(TEM)進(jìn)行形貌觀察、電子衍射分析和粒徑分布，用射線衍射儀(XRD)進(jìn)行物相處析樹晶粒平均尺寸的測定。
[0013]主要工藝:首先在低微波功率(蘭200W)，高的靶負(fù)偏壓(蘭1000V)下，以等離子體流轟擊靶面3飛分鐘，除去靶表面的氧化物和吸物；再在較高的微波功率(1000W)，除去靶偏壓，施加較高的基片負(fù)偏壓(300V)，將等離子體流直接引至基片上，對基片轟擊:Γ5分鐘，最后除去表面的氧化物和吸附物，最后在確定的工作闡述下沉積薄膜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型濺射法制備金屬薄膜的工藝，其特征是:利用微波ECR等離子休在室混基片上派射沉積T1、Au、Cu、Sn、Mo等金屬薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型濺射法制備金屬薄膜的工藝，其特征是:ECR等離子體濺射沉積薄膜的裝置，基片為玻璃，NaCl單晶，濺射本底真空一般定義在3 X Kr6?8 X l(T6Torr，然后通過氬氣，在1(Γ5~10-3的氬氣壓下氣壓下輸入2450MHz微波，在發(fā)散磁場B=875G附近區(qū)產(chǎn)生電子回旋共振，形成ECR等離子體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型濺射法制備金屬薄膜的工藝，其特征是:Ar_離子在靶點(diǎn)壓作用下對圓筒狀(Φ=50πιπι，長50mm)金屬靶產(chǎn)生濺射，實(shí)驗(yàn)過程中保持工作氣壓Pto在4 X Kr4?9 X l(T4Torr，微波功率PW在30(Tl000W，靶負(fù)偏壓在200V基片負(fù)偏壓0-70V，沉積薄膜的時間t = 30^75 min,薄膜的結(jié)構(gòu)用透射電鏡(TEM)進(jìn)行形貌觀察、電子衍射分析和粒徑分布，用射線衍射儀(XRD)進(jìn)行物相處析樹晶粒平均尺寸的測定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型濺射法制備金屬薄膜的工藝，其特征是: 主要工藝:首先在低微波功率200W)，高的靶負(fù)偏壓(=1000V)下，以等離子體流轟擊靶面3飛分鐘，除去靶表面的氧化物和吸物；再在較高的微波功率(1000W)，除去靶偏壓，施加較高的基片負(fù)偏壓(300V)，將等離子體流直接引至基片上，對基片轟擊3?5分鐘，最后除去表面的氧化物和吸附物，最后在確定的工作闡述下沉積薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明其技術(shù)方案是一種電子回旋共振等離子體濺射法金屬薄膜的制備工藝，其特征是：利用微波ECR等離子休在室混基片上濺射沉積Ti、Au、Cu、Sn、Mo等金屬薄膜。本發(fā)明的特點(diǎn)是：微波ECR具有等離子體密度高（1013~1015/cm3），電離度高（>10%）；運(yùn)行氣壓低；可形成大體積，均勻等離子體；無電極、高活性，易形成多電荷離子和負(fù)離子；可穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，設(shè)備簡單，效率高，參數(shù)易于控制等優(yōu)越特點(diǎn)。通過電子回旋共振等離子體濺射法制備的金屬薄膜具有厚度均勻，金屬顆粒粒度達(dá)到納米級別，具有良好的力學(xué)性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱效應(yīng)，產(chǎn)率提高，便于操作和可控，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
【IPC分類】C23C14-46, C23C14-14
【公開號】CN104694898
【申請?zhí)枴緾N201310657530
【發(fā)明人】馬文超
【申請人】青島平度市舊店金礦
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月9日