专利名称：温度可控型双对靶新型薄膜溅射仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及溅射薄膜技术领域。
在本新型前，我们在86年做出了“多用对向靶溅射仪”，(专利号86204865)，并用它制备出了铁外延单晶和具有各种结构及磁性的FeN系列薄膜。《薄膜科学与技术》 (1988)摘要地介绍了此仪器。在国际杂志会议上，报道了用此设备开展的研究工作。虽然它具有比其它溅射方法独特的优点，但随着薄膜科技发展的需求，尤其是在制备超薄人工格，在线保护膜和过渡层以及制备多元合金连续介质膜，其功能尚存不足。
本实用新型是针对上述要求研制出的双对靶溅射仪。
本实用新型的要点是四支大小全同的圆形靶两两相对放置。用非磁可拆隔板分对隔开，安在真空室门上由伺服电机带动的双重即公、自转的 基板架是本实用新型所独有的。
图1溅射室装配示意图图2溅射室装配示意图原理本实用新型在专利(86 204865)基础上进行改进。就单对靶，施加在靶上的磁场、电场使在溅射时在两靶相对空间形成高密度等离子体、从而实现高速、低基板温度溅射成膜，同时消除了由于对膜再溅射引起的成分偏析，从而实现对膜的结构、成分、厚度的容易控制。
将两对靶装在同一真空室内且用隔板隔开，这样既可同时溅射，也可单独溅射。有双重转动功能的基板架可以使在基板上沉积某种介质到一定厚度后，转到另一对靶附近，在不破坏真空条件下，在线制备第二种介质薄膜，通过自转，可以实现大面积厚度均匀镀膜。在两对靶同时起弧溅射时，另一套转动基板架，使基片周期性地接受二元溅射物质，实现多层膜制备。通过调控两对靶的功率来控制膜的调制波长，还可调整基板架同靶轴心距和竖直方向的位置，实现高速、低温、多次均匀和厚度的补偿溅射。
操作1、多层人工格或超薄多层膜制备A.B两种各一对靶材安装在靶头上。真空进入工作状态后通入溅射气体，起弧溅射，根据设计层厚度调整基板架转速和各对靶溅射功率，使A.B粒子间歇地沉积到基板上。
2、衬底膜和保护膜。A靶可做衬底或保护膜，B为主介质膜。对一般介质材料如磁盘等，需在主介质前后镀衬底和保护层。用电机带动使基板自转，使大面积厚度均匀地镀完一种材料后，用手转基板架使其定位于另一对靶附近，再镀相应的另一种材料。
3、连续介质膜。如磁带材料，使基片在运动过程中先接受A材料，再接受B材料，通过调制各对靶功率控制各层厚度，使在不破坏真空条件下完成双层连续介质膜的制备。
4、反应溅射。除通入溅射气体，同时充入反应气体可以实现反应溅射，两种气体的充入量可以实现手控和自动控制两种功能。
图1是溅射室后视剖面图。图2是俯视剖面图。溅射室为300×300×500mm3的卧式长方体形。在上、下两端面上各安两个圆柱形靶头(1)，对靶轴心间距为250mm，靶头由冷却水管(2)水冷室(3)，靶(4)，靶罩(5)，磁铁(6)组成。除靶罩外，靶头与真空室绝缘。下端面两靶之间的真空室壁上安有四根引线法兰，用于加偏压和测温(13)。真空室正面为两个φ100mm的观察窗(15)，两观察窗之间为一密封转轴(12)，通过传动机构，用电机驱动室内基板架(26)，(25)是可拆非磁性隔离板，用于防止同时溅射时相互干扰。在(12)下边为手动挡板转轴(14)，在予溅射时使用。与观察窗相对即背面是一个全开的门。(18)是门把手，(24)是门的转轴，打开室门即可清洗、安靶和安装基片。在门上除有一圆(13)的电极引线(27)外，装有一套双重转动的基板架，(21)是手动转轴手柄，它可带动支杆(20)旋转使基板架(19)，定位于任一对靶侧面，基板托板(19)可伸缩，由电机(23)通过密封轴及钢板带(22)及中间轮(28)带动基板托板，自转使成膜均匀，且保证大面积成膜。真空室左侧为抽气口(16)，右侧安有2只手动充气针阀(7)和2只可自动控制的压电针阀(11)，可同时充入四种气体。在右侧正中为一法兰接口(18)，用来装配液氮冷阱。由于矩形室内空间大，可以在靶的周围放类似于(9)的支架，以保证DPS－1型的全部功能和提高制膜效率。
权利要求一种由两对靶和双重转动的两套基板架构成的长方体形溅射室，其特征在于a。两对靶大小相同，两两相对，对靶轴心间距为250mm，且用可拆非磁隔板隔开。b。由伺服电机磁连动进行自转和手动定位的双重转动基板架，安装在真空室门上，便于基片安装和清洗。c。基片架相对于对靶轴心距及竖直方向可调。
专利摘要本实用新型涉及溅射技术领域。在长方体形真空溅射室内装两对相同尺寸的靶材，两对靶间加一隔离膜，其效能优于两台单对靶溅射仪。在施加在靶上的电磁场作用下，对靶各自形成高密度等离子体区。双重转动基板架既能使成膜均匀性好，又能实现多层超薄人工格的制备。可用于外延单晶，人工格以及大面积连续介质后保护膜制备。为科研、生产提供快速、方便的溅射成膜设备。
文档编号C23C14/35GK2099136SQ9022424
公开日1992年3月18日 申请日期1990年11月22日 优先权日1990年11月22日
发明者姜恩永, 刘裕光, 孙长庆, 张西祥, 程启, 王忠杰 申请人:天津大学