薄膜沉积设备、物理气相沉积装置以及薄膜沉积方法

1.本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种薄膜沉积设备，还涉及一种含有该薄膜沉积设备的物理气相沉积装置，并进一步涉及一种薄膜沉积方法。


背景技术：

2.在当前集成电路薄膜沉积领域，通常使用物理气相沉积设备如磁控溅射设备实现薄膜的沉积。尤其是在氧化物薄膜的沉积过程中，各种沉积条件如沉积速率、沉积气压、沉积距离、气体反应条件和沉积角度等对于薄膜的质量起着至关重要的作用。尤其在自旋电子学领域，许多自旋电子相关效应均为界面效应，且氧化物通常在自旋电子学领域扮演着重要的角色，因此沉积界面较为平整的超薄薄膜对于自旋电子学的研究具有重要的意义。
3.薄膜材料一般按是否可以独立存在分为两种，本文中所述的薄膜指的是可以依附于其他物体表面的二维体系，其厚度往往为纳米量级。薄膜制备是集成电路加工工艺的第一步，真空镀膜是指通过真空泵使封闭腔体达到真空状态，而后将膜材气化并沉积到固体衬底上形成薄膜的技术。此过程大致可分为：靶材气化、真空运动和薄膜生长三个过程。具体的说，真空镀膜中靶材气化的方法很多，比如加热或电子束轰击，可以根据靶材气化的方式来判断真空镀膜的类型；真空镀膜中气化的靶材原子到达基板之后并不是停留在到达位置而是在表面做各种运动；射向基板的原子、分子与表面碰撞，一部分被反射，另一部分在自身能量和基板温度所对应能量的共同作用下在基板表面做跳跃式运动，这一过程称为表面扩散。参与表面扩散的原子有可能从后续到达的原子处吸收能量而离开表面，也有可能吸附在某处或与其他原子结合成原子对。随着与之结合的原子越来越多，原子对可能进一步形成稳定的核，核逐渐长大成为岛，多个岛相互合并形成一种不完整的网状结构，后续到达的原子继续与网状部分结合或填充剩余空洞直到形成连续的薄膜，这种薄膜生长方式称为核生长型。从薄膜的生长方式可知控制薄膜生长过程中的各种参数对于薄膜的生长有着巨大的影响，如图1中所示，在磁控溅射设备中可以通过调节靶基距、倾斜角度和转速等各种沉积参数来控制薄膜的沉积速率、均匀性、粗糙度、附着力和结晶性等薄膜参数。
4.目前主流的物理气相沉积设备主要有磁控溅射、分子束外延，电子束蒸发和脉冲激光沉积等。其中，分子束外延是指在超高真空环境下，构成晶体的各个组分和掺杂原子以一定的热运动速度，按一定的比例喷射到热衬底表面进行晶体的外延生长。分子束外延设备具有薄膜质量高、沉积温度高、可以实时监测和膜层组分可以迅速调整等优点，但是生长速率较慢，不适合工业领域使用；而电子束蒸发设备主要由发射高速电子的电子枪和使电子做匀速圆周运动的磁场组成，其是将蒸发材料置于水冷坩埚之中，利用电子束直接对材料进行加热，使材料气化形成蒸汽流，而后蒸发材料在衬底上凝结，形成薄膜；此外，脉冲激光沉积属于物理气相沉积，是指将高功率的脉冲激光聚焦于靶材表面，而后材料大量吸收电磁辐射使得靶材物质快速蒸发，在真空中，蒸发的物质实时在靶表面形成等离子体，等离子体定向沉积在衬底上形成薄膜；而磁控溅射设备因其沉积速率快、基片损伤和温升小等优点而被工业现场广泛使用。但是如何获得较高质量的氧化物薄膜一直是困扰业界的一大
问题。
5.这主要是由于目前的物理气相沉积设备通常采用固定结构，即阴极与基片之间的相对距离、相对角度等固定不可调整，因此其并不适合特定需求的薄膜沉积，限制了薄膜沉积参数的优化，并且难以实现对薄膜沉积条件的闭环控制，使得薄膜沉积的精度难以保证。已有的磁控溅射设备中，将样品架设计为包括周向均匀分布的多个基片固定座，基片固定座用于固定负载样品的基片，其中，基片固定座与步进电机传动连接，通过步进电机动作使基片固定座依次转动至与靶材相对应，但这种方式仅可以实现多种材料的垂直溅射，无法调节靶基距等参数，无法根据薄膜生长过程控制生长条件，且无法实现多个材料的共同生长。此外，还有通过调整气体分配盘与所述加热器之间的距离来使得晶圆的膜厚均匀性保持在稳定的区间，但是系统的适用性不广泛且对薄厚的控制精度不高。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明有必要提供一种薄膜沉积设备、物理气相沉积装置以及薄膜沉积方法，该薄膜沉积设备可以自动调节薄膜的生长调节和反应条件从而制备高质量的薄膜，可针对特点的材料选择最优的沉积条件，实现薄膜沉积过程的闭环控制。
7.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.本发明首先提供了一种薄膜沉积设备，其包括：
9.薄膜沉积腔体，用于提供薄膜沉积环境；
10.样品架，用于固定基片，所述样品架可x、y、z三维移动，360度连续旋转并且可调整角度；
11.若干沉积模块，用于在所述基片上沉积薄膜，且所述沉积模块可伸缩并且可调整角度；
12.反馈模块，用于监测薄膜的生长过程和状态；
13.以及控制模块，用于接收所述反馈模块的反馈信息，并根据所述反馈信息对所述沉积模块和/或样品架进行控制。
14.进一步方案，所述反馈模块包括：
15.膜厚测试模块，用于检测薄膜厚度；
16.以及可视化模块，用于识别薄膜沉积过程。
17.进一步方案，所述薄膜沉积设备还包括：
18.第一真空获得模块，用于提供薄膜沉积腔体内的真空环境；
19.第一真空测量模块，用于测量并显示所述薄膜沉积腔体内的真空参数；
20.以及第一冷却模块，用于冷却所述薄膜沉积设备。
21.本发明进一步提供了一种物理气相沉积装置，其包括：
22.如前述任一项所述的薄膜沉积设备；
23.快速进样设备，所述快速进样设备与所述薄膜沉积腔体密封连接；
24.薄膜调控设备，所述薄膜调控设备与所述薄膜沉积腔体密封连接，用于调控薄膜的性能。
25.进一步方案，所述快速进样设备包括：
26.快速进样腔体；
27.以及分别与所述快速进样腔体法兰密封连接的第二真空获得模块、第二真空测量模块和样品停放台。
28.进一步方案，所述薄膜调控设备包括：
29.反应腔体；
30.以及分别与所述反应腔体法兰密封连接的第三真空获得模块、第三真空测量模块、气压控制模块和加热模块。
31.本发明还提供了一种薄膜沉积方法，该薄膜沉积方法基于上述物理气相沉积设备实现，包括下列步骤：
32.参数设定步骤：根据材料需求，设定目标沉积速率，设置第一参数作为调节对象并固定其他参数；
33.参数采集步骤：调节沉积模块和/或样品架实现第一参数的调节，并由控制模块采集参数；
34.第一次速率判断步骤：控制模块判断实际沉积速率满足目标沉积速率，则固定第一参数为最优参数之一；
35.参数判断步骤：控制模块判断需要调整其他参数，固定第一参数并调节其他参数；
36.第二次速率判断步骤：控制模块判断实际沉积速率满足设定沉积速率，则传输至薄膜调控设备中调控薄膜性能。
37.进一步方案，在所述第一次速率判断步骤中，控制模块判断沉积速率不满足设定沉积速率，则返回参数采集步骤。
38.进一步方案，在所述第二次速率判断步骤中，控制模块判断沉积速率不满足设定沉积速率，则返回参数判断步骤。
39.进一步方案，在所述参数判断步骤中，若控制模块判断不需要调整其他参数，则传输至薄膜调控设备中调控薄膜性能。
40.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
41.该薄膜沉积设备配备有样品架、沉积模块、反馈模块和控制模块，从而可实现薄膜沉积参数和反应参数的自动调整，对沉积条件进行优化，实现薄膜的高性能沉积，比如可以实现单原子层级的沉积。
42.该薄膜沉积设备将薄膜的速率等参数测试、薄膜沉积过程以及薄膜生长过程的调控集成在同一个设备中，不需要分别配备两个设备实现薄膜的测试、沉积和生长调控，可实现薄膜沉积过程的闭环控制，从而制备出高质量薄膜。
43.该薄膜沉积设备的通用性强，可装置在不同的物理气相沉积设备中进行使用。
附图说明
44.图1为磁控溅射设备中各种沉积参数以及其控制的薄膜参数；
45.图2为本发明一较佳实施例中薄膜沉积设备1的立体结构示意图；
46.图3为图2中薄膜沉积设备1的结构示意简图；
47.图4为图2中样品架12的正面剖视结构示意图；
48.图5为图2中样品架12的侧面剖视结构示意图；
49.图6为图2中沉积模块13的结构示意图；
50.图7为图6中第二倾斜传动机构135的放大结构示意图；
51.图8为本发明中一较佳实施例中物理气相沉积装置的立体结构示意图；
52.图9为图8中物理气相沉积装置的俯视平面结构示意图；
53.图10为图8中快速进样设备2的立体结构示意图；
54.图11为图8中薄膜调控设备3的立体结构示意图；
55.图12为本发明一较佳实施例中薄膜沉积方法的流程示意图；
56.图13为本发明实施例中基于氧化镁膜层的磁滞回线测试结果；
57.图14为本发明实施例中sio2/ta(5nm)/cofeb(t)/mgo(2nm)/ta(3nm)存储器薄膜的磁滞回线结果。
58.图中：1-薄膜沉积设备、11-薄膜沉积腔体、12-样品架、13-沉积模块、141-膜厚测试模块、142-可视化模块、15-控制模块、16-第一真空获得模块、17-第一真空测量模块、18-冷却模块、121-三轴步进电机、122,123-第一倾斜电机、124-旋转密封模块、125-第一真空波纹管、126-法兰密封件、127-第一倾斜传动机构、128-样品托盘、129-辐射加热装置、131-第二倾斜电机、132-伸缩电机、133-第二真空波纹管、134-真空法兰、135-第二倾斜传动机构、136-固定材料配件；
59.2-快速进样设备、21-快速进样腔体、22-第二真空获得模块、23-第二真空测量模块、24-样品停放台、25-第一真空传样杆；
60.3-薄膜调控设备、31-反应腔体、32-第三真空获得模块、33-第三真空测量模块、34-气压控制模块、35-加热模块、36-第二真空传样杆。
具体实施方式
61.为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
62.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
63.本实施例中公开了一种薄膜沉积设备1，如图2中所示的，其包括一薄膜沉积腔体11，该薄膜沉积腔体11用于提供薄膜的沉积环境，其具有若干不同规格的法兰口，通过这些法兰口可以分别连接不同的附件。进一步的，薄膜沉积设备1还包括样品架12和沉积模块13，样品架12用于放置并固定基片，这里的基片指的是化学性质稳定且表面平整的物质，具体可提及的实例包括但不限于硅片、玻璃等，没有特殊的限制，主要是作为沉积薄膜的基底；沉积模块13用于在基片上沉积薄膜，根据沉积模块13类型的不同，该薄膜沉积设备1可以为本领域中常规的物理沉积设备，比如磁控溅射设备、电子束蒸发设备、分子束外延设备或脉冲激光沉积设备，也就是说沉积模块13根据沉积方式的不同而不同，如为磁控溅射方式，则沉积模块13为靶材等组成的磁控溅射阴极头；如为电子束蒸发设备，则沉积模块13为水冷坩埚等组成的沉积部件，此外，本实施例中，将薄膜沉积腔体11与沉积模块13之间的连接部分设计成倾斜的，因此沉积模块13对基片便具备了一定的角度，从而节约了成本并且使得控制系统的优化方案变得简便。
64.进一步的，请结合图2和图3，该薄膜沉积设备1中，还包括膜厚测试模块141、可视化模块142和控制模块15，同时，样品架12具有高温加热功能，且可x、y、z三维移动，360度连续旋转并且可以调整角度，同样的，沉积模块13可伸缩并且可以调整角度，其中，膜厚测试模块141和可视化模块142、样品架12和沉积模块13分别与控制模块15连接，膜厚测试模块141和可视化模块142可向控制模块15反馈信息，控制模块15根据反馈信息对样品架12和沉积模块13进行调节，以获得合适的沉积角度和厚度等；此外，控制模块15还可以采集样品架12和沉积模块13的位置信息以及角度信息等。
65.具体的说，膜厚测试模块141用于对基片上沉积薄膜的厚度进行测试，在本实施例中，如图3中所示的，膜厚测试模块141采用膜厚测试仪，其设于基片的下方，优选的，膜厚测试模块141的位于薄膜沉积腔体11内的端部设有石英晶振，该石英晶振位于基片下方，当沉积开始后，石英晶振上会被沉积上薄膜，通过石英晶振的质量负荷效应即可判断沉积薄膜的厚度，从而反馈出薄膜的厚度和沉积速率。可视化模块142一方面可以用于识别沉积过程中等离子体放电情况，另一方面则可以观察样品架12的旋转倾斜情况，在本实施例中为电子摄像头，本实施例中可视化模块142与样品架12对向设置，且可视化模块142通过玻璃与薄膜沉积腔体11内的真空系统隔开，即其处于薄膜沉积腔体11之外，可视化模块142透过玻璃可以清楚反映薄膜沉积腔体11内的工作情况，并识别出异常情况(如等离子体放电消失或样品架12停止旋转)从而及时将信息反馈控制模块15。本实施例中，膜厚测试模块141和可视化模块142均通过薄膜沉积腔体11的法兰口进行连接，控制模块15可以为任何基于pc机开发的软件或者基于可编程逻辑控制器的相关系统，优选基于pc机和labview软件开发的相关操作系统，可以实现对薄膜沉积过程中样品架12，沉积模块13和反馈模块的控制，并且可以设定为自动控制模式或者手动控制模式，自动控制模式下该系统可以自行控制各个配件根据预先设定的目标值来实现最优的沉积条件。而手动控制模式则是根据操作人员的判断来进行相关操作。
66.此外，请继续参阅图2，可以理解的是，该薄膜沉积设备1中还包括第一真空获得模块16、第一真空测量模块17和冷却模块18以及一些必要的阀门和管件(如闸板阀等，图未示)，其中，第一真空获得模块16用于制造薄膜沉积腔体11内的真空环境，在本实施例中，第一真空获得模块16由机械泵、分子泵和离子泵组成，通过多级真空泵设置，保证薄膜沉积腔体11内的真空环境满足沉积要求；第一真空测量模块17用于测试并显示薄膜沉积腔体11内的真空度参数，本实施例中其由一个全量程真空计组成；冷却模块18用于对薄膜沉积腔体11进行冷却，特别是沉积模块13、膜厚测试模块141以及样品架12的冷却，目的是避免沉积过程中温度过高。可以理解的是，第一真空获得模块16、第一真空测量模块17和冷却模块18均通过薄膜沉积腔体11上的法兰口与其连接，这里不再具体阐述。
67.进一步的，请参阅图4和图5，在本实施例中，样品架12具有法兰密封件126，通过该法兰密封件126实现样品架12与薄膜沉积腔体11的真空连接，在法兰密封件126的上端面设有第一真空波纹管125，第一真空波纹管125远离法兰密封件126的端部设有旋转密封模块124，旋转密封模块124包括配备有旋转电机和真空动密封配件，真空动密封配件可以根据需求或成本来选择接触密封、非接触密封和软件变形密封等方案；样品架12通过第一真空波纹管125和法兰密封件126配合实现真空密封，可以理解的是，可以根据样品架12需要移动的范围来选取第一真空波纹管125的规格，并根据薄膜沉积腔体11的法兰口规格选择合
适的法兰密封件126，保证样品架12和薄膜沉积腔体11的真空密封。在第一真空波纹管125的上端分别设有三轴步进电机121和两个第一倾斜电机122和123，其中，三轴步进电机121包括x、y、z三轴步进电机，从而通过控制三轴步进电机121可以实现样品架12的x、y、z轴三维运动；进一步的，样品架12内部设有第一倾斜传动机构127，第一倾斜传动机构127设于第一真空波纹管125的内部，并伸入薄膜沉积腔体11内，在本实施例中，其采用外部连接件和内部相结合的方式设于样品架12内；第一倾斜传动机构127的一端与第一倾斜电机122和123、旋转密封模块124中的旋转电机连接，第一倾斜传动机构127的另一端连接有样品托盘129，样品托盘129用于实现样品的固定，可根据需要选择其尺寸，其固定方式可以采用常用的插入式固定或加持式固定；进一步的，可以通过控制第一倾斜电机122和123带动第一倾斜传动机构127实现样品托盘129的角度调节，通过旋转密封模块124中的旋转电机实现样品托盘129的旋转，并可配合三轴步进电机121实现样品架的360
°
旋转。进一步的，在样品架12内还设有辐射加热装置128，其设于样品托盘129的上方，实现对样品托盘129的加热，在本实施例中，辐射加热装置128配备有加热管、加热电源和热电偶反馈装置，其温度采用pid控制，控制精确，并可以自行设定温度上升时间与温度保持时间等参数。
68.进一步的，请参阅图6，本实施例中沉积模块13优选采用倾斜伸缩沉积装置，其包括真空法兰134，从而实现沉积模块13和薄膜沉积腔体11的密封连接；真空法兰134远离薄膜沉积腔体11的一侧连接有第二真空波纹管133，该第二真空波纹管133远离薄膜沉积腔体11的端部分别设有第二倾斜电机131和伸缩电机132，第二倾斜电机131和伸缩电机132的传动输出端均与一第二倾斜传动机构135连接，第二倾斜传动机构135位于第二真空波纹管133的内部，且伸入薄膜沉积腔体11内部，该第二倾斜传动机构135位于薄膜沉积腔体11内部的一端还连接有固定材料配件136。通过第二倾斜电机131配合第二倾斜传动机构135可以使得机构两边高度不一致从而可以实现固定材料配件136的倾斜，实现沉积模块13的角度调节，可参见图7中，第二倾斜传动机构135的局部放大示意图；进一步的，通过伸缩电机132的运动可以使得固定材料配件136向上或向下移动。此外，可以理解的是，固定材料配件136可以根据沉积类型的不同选择，比如可以是由靶材、磁体等构成的磁控溅射阴极头，也可以是电子束蒸发设备中的水冷坩埚等材料，在本实施例中，固定材料配件136为磁控溅射阴极头。
69.本发明另外一个实施例中公开了一种物理气相沉积装置，如图8和图9所示的，其包括图2中所示的薄膜沉积设备1、快速进样设备2和薄膜调控设备3，本实施例中的图8和图9示出了一种较优的连接方式，通过快速进样设备2将样品传送至薄膜沉积设备1内，在薄膜沉积设备1内进行薄膜沉积，沉积完成后的薄膜传送至薄膜调控设备3内，进行膜堆性能的调控；调控后的薄膜可根据需要，再传输回薄膜沉积设备1内进行沉积，也可以直接传输出去。
70.进一步的，在本实施例中，请参阅图10，快速进样设备2包括快速进样腔体21，快速进样腔体21设有若干不同规格的法兰口，该快速进样腔体21通过一闸板阀与薄膜沉积腔体11法兰连接，此外，该快速进样腔体21还分别法兰连接有第二真空获得模块22、第二真空测量模块23、样品停放台24和第一真空传样杆25，从而实现样品在超真空条件下的传输。其中，第二真空获得模块22用于制造快速进样腔体21内的真空环境，在本实施例中，其由两级真空泵组成，分别为机械泵和分子泵；第二真空测量模块23用于测量并显示快速进样腔体
21内的真空度参数，在本实施例中，第二真空测量模块23为一个全量程真空计。
71.进一步的，本实施例中，请参阅图11，薄膜调控设备3包括反应腔体31，反应腔体31设有若干不同规格的法兰口，该反应腔体31通过一闸板阀与薄膜沉积腔体11法兰连接，此外，该反应腔体31还分别法兰连接有第三真空获得模块32、第三真空测量模块33、气压控制模块34、加热模块35和第二真空传样杆36，实现薄膜在气体氛围内加热，达到调控薄膜性能的目的。第三真空获得模块32用于制造反应腔体31内的真空环境，在本实施例中，其由三级真空泵组成，分别为机械泵、分子泵和离子泵；第三真空测量模块33用于测量并显示反应腔体31内的真空度参数，在本实施例中，第三真空测量模块33为一个全量程真空计；气压控制模块34包括气体流量计，其通过一闸板阀连接在反应腔体31和第三真空模块32之间，可通过连接的闸板阀调整反应腔体31内的气压，而加热模块35在本实施例中为一个热解氮化硼加热器，从而实现在一定气压下的气体氛围内加热，调控薄膜性能。
72.本发明的实施例中还公开了一种薄膜沉积方法，该薄膜沉积方法基于本实施例中提供的物理气相沉积装置实现，根据沉积的需求设定目标的沉积速率并且确定首先要优化的参数如靶基距等，而后控制模块自动采集在每个距离下的沉积速率并一直优化得到最接近目标速率的参数。此后如果需要再优化其他的参数便可以固定最优的靶基距条件并且设定新的优化参数并进行优化直至获得最优的沉积条件，最后将优化沉积条件后的氧化物薄膜传送至反应腔室在氧气氛围内加热从而实现对膜堆性能的调控。具体的，如图12所示的，包括下列步骤：
73.参数设定步骤：根据材料需求，设定目标沉积速率，并设置第一参数作为调节对象并固定其他参数；可以理解的是，这里所述的第一参数没有特殊的限制，可根据材料需求判断第一参数的选择，通常以对材料性能影响较大的参数作为首要调节参数，比如功率、靶基距等，而其他参数则指的是除第一参数外的参数；
74.参数采集步骤：调节沉积模块13和/或样品架12实现第一参数的调节，并由控制模块15采集参数；可以理解的是，根据选择的第一参数，选择调整沉积模块13还是样品架12，亦或是两者均进行调节，以满足第一参数调节要求，同时采集调节信息；
75.第一次速率判断步骤：控制模块15判断实际沉积速率是否满足目标沉积速率，若是，则进入参数判断步骤，并固定第一参数为最优参数之一；若否，则返回参数采集步骤；
76.参数判断步骤：控制模块15判断需要调整其他参数，固定第一参数并调节其他参数；
77.第二次速率判断步骤：控制模块15判断实际沉积速率是否满足设定沉积速率，若是，则传输至薄膜调控设备3中调控薄膜性能；若否则返回参数判断步骤。
78.下面结合具体实施例对本发明其中一实施例中薄膜沉积设备1、物理气相沉积装置以及薄膜沉积方法进行进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，使得本发明的技术方案更加清楚完整，并不用于限定本发明。
79.下面结合附图对本发明的应用原理作详细阐述。
80.本实施例中通过图8和9中所示的物理气相沉积装置沉积获得了sio2/ta(5nm)/cofeb(t)/mgo(2nm)/ta(3nm)的存储器薄膜，图13为该薄膜的磁滞回线，其显示沉积精度可以达到0.1nm，这证明了该薄膜沉积设备1的可靠性与精密性。本实施例中，薄膜沉积方法，具体步骤如下：
81.将硅片通过快速进样设备2传输至薄膜沉积设备1内的样品架12，并在样品托盘129上固定；
82.氧化镁膜层一般作为磁隧道结薄膜的隧穿层，因此控制氧化镁的性能对于提高磁存储器的性能具有至关重要的作用，本实施例中主要以氧化镁为例说明沉积方法，其他膜层同理不再具体阐述。根据以往的经验值，在控制模块15内设定目标沉积速率为1.96min/nm，目标容差为
±
0.05nm；由于镀膜过程中，最重要的参数为功率和靶基距，因此，本实施例中，首先对射频电源的功率进行调节，即设置调节对象为射频电源功率，调节范围在30w-100w(这是由于低于30w功率过低无法实现镀膜过程，而高于100w则速率过快不易控制)，并固定其他参数(其中固定阴极伸缩距离z＝150mm)；
83.调节过程中发现在30w-100w的变化过程中，沉积速率一直增加，但功率过高容易造成靶材过热损坏，结合目标参数确定了50w的沉积功率作为最优功率参数；
84.固定50w的沉积功率对伸缩距离进行调节z，过程中沉积气压均稳定在5
×
10-1
pa左右，在射频电源功率为50w的情况下，当z＝150mm时，薄膜沉积的速率为2min/nm，当z＝50时，薄膜的沉积速率为20min/nm，结合目标参数确定了最优伸缩距离z为150mm。
85.最终确定的氧化镁沉积参数为射频功率50w，伸缩距离z＝150mm，沉积气压5
×
10-1
pa。
86.其他膜层采用同样的沉积方式，确定的沉积参数为：
87.ta层：直流功率50w，伸缩距离z＝80mm，沉积气压5
×
10-1
pa；
88.cofeb层：射频功率50w，伸缩距离z＝100mm，沉积气压5
×
10-1
pa。
89.根据膜层分布依次进行沉积，待氧化镁膜层沉积完成后，传送至薄膜调控设备3内，在5
×
10-2
pa气压条件下，300℃加热反应10min改善氧化物薄膜的质量，最后通过第二真空传样杆36传输出去，完成沉积。
90.在本实施例中，为了确定该最优参数的可靠性，继续进行了多层膜的实验，在磁存储器领域，垂直磁各向异性是存储信息的载体，垂直磁各向异性的来源是磁性金属与氧化镁界面，而垂直各向异性的区间通常为零点几个纳米，因此氧化镁薄膜的质量对于垂直磁各向异性的获取具有重要的意义。分别选取z＝150mm和z＝50mm在相同的磁性金属表面沉积2nm的氧化镁膜层而后进行测试，如图14所示，在z＝150mm的情况下，经过沉积和反应调控磁滞回线测试结果显示薄膜具有较好的垂直磁各向异性，而当z＝50mm的情况下，薄膜没有磁性信号。这一结果充分证明了该种优化手段的可靠性。同时该薄膜沉积设备可以实现单原子层精度的薄膜沉积。
91.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
92.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。