一种多离子源溅射生产薄膜的装置及方法与流程

本发明涉及离子源溅射技术领域，更具体地，涉及一种多离子源溅射生产薄膜的装置及方法。

背景技术：

离子源溅射技术是使用离子源在真空腔室中轰击不同材料制成的靶材表面，使得靶材材料沉积到产品表面的一种技术，是近些年发展起来的制备高质量薄膜的一种非常重要的方法，它具有其它制膜技术无法比拟的优点，例如污染小，成膜条件精确可控。

传统的离子源溅射生产薄膜的装置，如图2所示只使用一个离子源溅射对应的靶材，一般只能用于制造单层薄膜；如若制造多层薄膜，则需要不停地更换靶材；如若制造单层混合薄膜，则需要对采用混合材料制造的靶材进行溅射，但是采用混合材料制造的靶材中包含的材料成分已确定，如若想改变得到的薄膜中的材料成分，则必须重新制造含有混合材料的靶材，使用离子源进行溅射；这些缺陷都给薄膜生产带来了不便；而且由于只有一个离子源进行溅射，制膜过程中靶材材料沉积速度也比较慢。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多离子源溅射生产薄膜的装置，能满足制造单层薄膜、多层薄膜及单层混合薄膜的要求，该装置在制膜过程中靶材材料沉积速度快，且便于改变制造的单层混合薄膜中的材料成分。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种多离子源溅射生产薄膜的装置，包括真空腔室及置于真空腔室内的靶材、离子源和产品平台；靶材及离子源均为多个且一一对应，靶材及离子源的类型能调整且两者均位于产品平台的上方，产品平台能旋转；每个离子源用于向对应的靶材溅射离子源束流，产品平台用于对从所有靶材脱离的材料分子沉积成薄膜。

上述方案中，通过将靶材及离子源均设置为多个且一一对应，通过控制离子源溅射对应类型的靶材的先后顺序，即能实现制造单层薄膜、多层薄膜及单层混合薄膜的要求，该装置在制膜过程中能将同一类型的离子源设置为多个，以提高靶材材料的沉积速度，通过调整靶材及离子源的类型，即能改变制造的单层混合薄膜中的材料成分。

优选地，产品平台上还设有能自转的若干小平台，从所有靶材脱离的材料分子在所有的小平台上沉积成薄膜。将小平台均匀设于产品平台的圆周方向上，小平台的数量一般为2-6个，具体数量可根据实际需要制造的薄膜的面积来定；只有产品平台时，靶材材料分子沉积时只能消除圆周上的沉积均匀性差异并不能消除半径方向上的沉积均匀性差异，而小平台的设置使得在产品平台公转的基础上增加了小平台的自转，这不但能消除消除圆周上的沉积均匀性差异而且能消除半径方向上的沉积均匀性差异，使制造的薄膜均匀性更好。

优选地，还包括用于摆动靶材的摆动装置。通过摆动靶材能提高靶材的利用率，降低薄膜的生产成本。

优选地，还包括用于调节离子源角度的角度调节装置。通过调节离子源的角度以控制离子源溅射的靶材的位置，进而通过扩大溅射的面积来提高靶材的利用率，降低薄膜的生产成本。

优选地，还包括用于调节各个离子源功率的功率调节装置。使用时通过调节各个离子源的功率，以控制各个离子源的束流和能量，进而控制离子源溅射靶材的速度，这样在制造单层薄膜、多层薄膜及单层混合薄膜的时候能提高靶材材料沉积的速度，尤其在制造单层混合薄膜时，能精确控制单层混合薄膜中各材料成分的百分比。

优选地，所有靶材为相同类型的靶材，所有离子源为相同类型的离子源；这样设置通过将所有离子源同时向各自对应的靶材溅射离子源束流，即能制造单层薄膜，而且多个离子源同时溅射靶材还能提高靶材材料沉积的速度。作为另一种方案，优选地，靶材包括多种类型的靶材，一种类型的靶材对应一种类型的离子源；这样设置通过控制所有离子源溅射靶材的次序，即能制造多层薄膜或单层混合薄膜，而且制造单层混合薄膜时，通过改变靶材及离子源的类型即能改变单层混合薄膜中的材料成分。

本发明的第二种目的在于提供一种多离子源溅射生产薄膜的方法，使用上述装置，其特征在于，包括如下步骤：

s1.将所有靶材设置为相同类型的靶材，将所有离子源设置为与该种靶材类型相对应的离子源；

s2.所有离子源同时向各自对应的靶材溅射离子源束流，离子源束流轰击到靶材表面，使构成靶材的材料分子脱离靶材并沉积到产品平台形成单层薄膜。

本发明一种多离子源溅射生产薄膜的方法，通过将所有离子源同时向各自对应的靶材溅射离子源束流，相同类型靶材的材料分子一起脱离靶材并沉积到产品平台上以形成单层薄膜，而且多个相同类型的离子源同时溅射靶材还能提高靶材材料沉积的速度。

本发明的第三种目的在于提供一种多离子源溅射生产薄膜的方法，使用上述装置，其特征在于，包括如下步骤：

s1.将所有靶材设置为包括多种类型的靶材，将每个离子源设置为与需溅射靶材类型相对应的离子源；

s2.依次使各个类型的离子源向对应类型的靶材溅射离子源束流，离子源束流轰击到靶材表面，使构成靶材的材料分子脱离靶材并沉积到产品平台形成多层薄膜。

本发明一种多离子源溅射生产薄膜的方法，通过控制各个类型的离子源依次溅射靶材，使得各个类型靶材的材料分子依次脱离靶材并沉积到产品平台上以形成多层薄膜，而且在制膜过程中能将同一类型的离子源设置为多个，以提高靶材材料的沉积速度。

本发明的第四种目的在于提供一种多离子源溅射生产薄膜的方法，使用上述装置，其特征在于，包括如下步骤：

s1.将所有靶材设置为包括多种类型的靶材，将每个离子源设置为与需溅射靶材类型相对应的离子源；

s2.同时使各个类型的离子源向对应类型的靶材溅射离子源束流，离子源束流轰击到靶材表面，使构成靶材的材料分子脱离靶材并沉积到产品平台形成单层混合薄膜。

本发明一种多离子源溅射生产薄膜的方法，通过控制各个类型的离子源同时溅射靶材，使得各个类型靶材的材料分子同时脱离靶材并沉积到产品平台上以形成多单层混合薄膜，而且在制膜过程中能将同一类型的离子源设置为多个，以提高靶材材料的沉积速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种多离子源溅射生产薄膜的装置，通过将靶材及离子源均设置为多个且一一对应，通过控制离子源溅射对应类型的靶材的先后顺序，即能实现制造单层薄膜、多层薄膜及单层混合薄膜的要求，该装置在制膜过程中能将同一类型的离子源设置为多个，以提高靶材材料的沉积速度，通过调整靶材及离子源的类型，即能改变制造的单层混合薄膜中的材料成分；通过在产品平台上设置能自转的若干小平台，从所有靶材脱离的材料分子在所有的小平台上沉积成薄膜，使得在产品平台公转的基础上增加了小平台的自转，这不但能消除消除圆周上的沉积均匀性差异而且能消除半径方向上的沉积均匀性差异，使制造的薄膜均匀性更好；通过设置摆动靶材的摆动装置，使得离子源溅射时能摆动靶材，以提高靶材的利用率，降低薄膜的生产成本；通过设置用于调节离子源角度的角度调节装置，通过调节离子源的角度以控制离子源溅射的靶材的位置，进而通过扩大溅射的面积来提高靶材的利用率，降低薄膜的生产成本；通过设置用于调节各个离子源功率的功率调节装置，使用时通过调节各个离子源的功率，以控制各个离子源的束流和能量，进而控制离子源溅射靶材的速度，这样在制造单层薄膜、多层薄膜及单层混合薄膜的时候能提高靶材材料沉积的速度，尤其在制造单层混合薄膜时能精确控制单层混合薄膜中各材料成分的百分比。

附图说明

图1为本发明一种多离子源溅射生产薄膜的装置的示意图，其中包括2种类型的靶材及对应的2种类型的离子源，每种类型的靶材及离子源的数量均为2个。

图2为传统的单离子源溅射生产薄膜的装置的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

本实施例一种多离子源溅射生产薄膜的装置，包括真空腔室1及置于真空腔室1内的靶材3、离子源4和产品平台2；靶材3及离子源4均为多个且一一对应，靶材3及离子源4的类型能调整且两者均位于产品平台2的上方，产品平台2能旋转；每个离子源4用于向对应的靶材3溅射离子源束流，产品平台2用于对从所有靶材3脱离的材料分子沉积成薄膜。

本实施例中，所有靶材3为相同类型的靶材，所有离子源4为相同类型的离子源。这样设置通过将所有离子源4同时向各自对应的靶材3溅射离子源束流，即能制造单层薄膜，而且多个离子源4同时溅射靶材3还能提高靶材3材料沉积的速度。

使用该装置能制造单层薄膜，具体包括如下步骤：

s1.将所有靶材3设置为相同类型的靶材3，将所有离子源4设置为与该种靶材3类型相对应的离子源4；

s2.所有离子源4同时向各自对应的靶材3溅射离子源束流，离子源束流轰击到靶材3表面，使构成靶材3的材料分子脱离靶材3并沉积到产品平台2形成单层薄膜。

本发明通过将所有离子源同时向各自对应的靶材溅射离子源束流，相同类型靶材的材料分子一起脱离靶材并沉积到产品平台上以形成单层薄膜，而且多个相同类型的离子源同时溅射靶材还能提高靶材材料沉积的速度。

其中，产品平台2上还设有能自转的若干小平台，从所有靶材3脱离的材料分子在所有的小平台上沉积成薄膜。本实施例中，将小平台均匀设于产品平台2的圆周方向上，小平台的数量一般为2-6个，具体数量可根据实际需要制造的薄膜的面积来定；只有产品平台2时，靶材3材料分子沉积时只能消除圆周上的沉积均匀性差异并不能消除半径方向上的沉积均匀性差异，而小平台的设置使得在产品平台2公转的基础上增加了小平台的自转，这不但能消除消除圆周上的沉积均匀性差异而且能消除半径方向上的沉积均匀性差异，使制造的薄膜均匀性更好。

另外，还包括用于摆动靶材3的摆动装置。通过摆动靶材3能提高靶材3的利用率，降低薄膜的生产成本。

其中，还包括用于调节离子源4角度的角度调节装置。通过调节离子源4的角度以控制离子源4溅射的靶材3的位置，进而通过扩大溅射的面积来提高靶材3的利用率，降低薄膜的生产成本。

另外，还包括用于调节各个离子源4功率的功率调节装置。使用时通过调节各个离子源4的功率，以控制各个离子源4的束流和能量，进而控制离子源4溅射靶材3的速度，这样在制造单层薄膜时能提高靶材3材料沉积的速度。

本实施例还提供了一种多离子源溅射生产薄膜的方法，该方法使用上述装置，包括如下步骤：

s1.将所有靶材3设置为相同类型的靶材3，将所有离子源4设置为与该种靶材3类型相对应的离子源4；

s2.所有离子源4同时向各自对应的靶材3溅射离子源束流，离子源束流轰击到靶材3表面，使构成靶材3的材料分子脱离靶材3并沉积到产品平台2形成单层薄膜。

实施例2

本实施例一种多离子源溅射生产薄膜的装置的示意图如图1所示，其与实施例1的装置的区别是靶材3包括多种类型的靶材3，一种类型的靶材3对应一种类型的离子源4。这样设置通过控制所有离子源溅射靶材的次序，即能制造多层薄膜或单层混合薄膜，而且制造单层混合薄膜时，通过改变靶材及离子源的类型即能改变单层混合薄膜中的材料成分。

本实施例中以两种类型的离子源及对应的靶材进行说明，第一种类型的离子源包括上离子源a及下离子源a，两者在竖直方向呈上下设立，上离子源a及下离子源a分别对应第一种类型的靶材3；第二种类型的离子源包括上离子源b及下离子源b，两者在竖直方向呈上下设立，上离子源b及下离子源b分别对应第二种类型的靶材3。

其中，还包括用于调节各个离子源4功率的功率调节装置。使用时通过调节各个离子源4的功率，以控制各个离子源4的束流和能量，进而控制离子源4溅射靶材3的速度，这样在制造多层薄膜及单层混合薄膜时能提高靶材3材料沉积的速度，尤其在制造单层混合薄膜时，能精确控制单层混合薄膜中各材料成分的百分比。

本实施例还提供了一种多离子源溅射生产薄膜的方法，使用上述装置，包括如下步骤：

s1.将所有靶材3设置为包括多种类型的靶材3，将每个离子源4设置为与需溅射靶材3类型相对应的离子源4；具体地，第一种类型的上离子源a及下离子源a分别对应第一种类型的靶材3，第二种类型的上离子源b及下离子源b分别对应第二种类型的靶材3；

s2.依次使各个类型的离子源4向对应类型的靶材3溅射离子源束流，离子源束流轰击到靶材3表面，使构成靶材3的材料分子脱离靶材3并沉积到产品平台2形成多层薄膜。

本方法通过控制各个类型的离子源依次溅射靶材，使得各个类型靶材的材料分子依次脱离靶材并沉积到产品平台上以形成多层薄膜，而且在制膜过程中能将同一类型的离子源设置为多个，以提高靶材材料的沉积速度。

本实施例还提供了一种多离子源溅射生产薄膜的方法，使用上述装置，包括如下步骤：

s1.将所有靶材3设置为包括多种类型的靶材3，将每个离子源4设置为与需溅射靶材3类型相对应的离子源4；具体地，第一种类型的上离子源a及下离子源a分别对应第一种类型的靶材3，第二种类型的上离子源b及下离子源b分别对应第二种类型的靶材3；

s2.同时使各个类型的离子源4向对应类型的靶材3溅射离子源束流，离子源束流轰击到靶材3表面，使构成靶材3的材料分子脱离靶材3并沉积到产品平台2形成单层混合薄膜。

本发明通过控制各个类型的离子源同时溅射靶材，使得各个类型靶材的材料分子同时脱离靶材并沉积到产品平台上以形成多单层混合薄膜，而且在制膜过程中能将同一类型的离子源设置为多个，以提高靶材材料的沉积速度。

具体使用时，能调节各个离子源4的功率，以控制各个离子源4的束流和能量，进而控制离子源4溅射靶材3的速度，以精确控制单层混合薄膜中各材料成分的百分比。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。