專利名稱：：一種濺射鍍膜裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種真空鍍膜技術(shù)，特別涉及一種在"靜態(tài)，，工作氣氛下做濺射的裝置及方法。
背景技術(shù)：
：濺射一般是固態(tài)靶材在高能離子/原子轟擊下靶材原子或原子團(tuán)發(fā)生物理轉(zhuǎn)移的過(guò)程。被濺射的靶材在高能粒子轟擊下，有一定數(shù)量的原子或原子團(tuán)脫離靶體并獲得一定的動(dòng)能，飛向薄膜生長(zhǎng)面，從而實(shí)現(xiàn)薄膜的生長(zhǎng)。濺射必須發(fā)生在真空中，其一般流程是先將濺射真空室抽取到一個(gè)合適的真空負(fù)栽，典型值為1x10—'lxl(T帕，依據(jù)實(shí)際要求而定；在濺射真空室內(nèi)維持一定的工作氣體氣壓，典型值為0.1-10帕，從而能維持一個(gè)穩(wěn)定的輝光，最常用的方法是向真空室內(nèi)連續(xù)充入一定流量的惰性氣體。目前一般選用惰性氣體為工作氣體，因?yàn)樗话悴粫?huì)與薄膜發(fā)生反應(yīng)。并且在綜合考慮濺射產(chǎn)額和氣體成本的情況下，通常采用較廉價(jià)而且安全的氬氣。以往維持工作氣體(如氬氣)的方式一般是以一定流量連續(xù)的向真空室內(nèi)充入工作氣朱并降低真空泵的有效抽速，以降低工作氣體的消耗。由于工作氣體不可能是絕對(duì)純凈的，工作氣體中的雜質(zhì)氣體會(huì)隨工作氣體一起被送入真空室內(nèi)，在濺射過(guò)程中真空泵的有效抽速降低，實(shí)際上降低了真空室的真空負(fù)載，工作氣體中的雜質(zhì)氣體不能被有效抽除，對(duì)于一些活性較強(qiáng)的材料如Nb、Ti、Al等金屬，在濺射過(guò)程中雜質(zhì)氣體中的02、H2等會(huì)與新鮮薄膜表面發(fā)生反應(yīng)，不同程度的降低薄膜質(zhì)量，甚至使得生長(zhǎng)出來(lái)的薄膜無(wú)法使用。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種濺射鍍膜裝置和方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種濺射鍍膜裝置包括真空室、濺射系統(tǒng)、真空泵，所述真空泵包括氣體捕集式真空泵和非氣體捕集式真空泵，所述氣體捕集式真空泵直接設(shè)置在真空室內(nèi)，或設(shè)置在一與真空室相連的隔腔中，該隔腔與真空室之間設(shè)置有超高真空閥門。進(jìn)一步，所述氣體捕集式真空泵為吸氣劑泵。進(jìn)一步，根據(jù)所生長(zhǎng)的薄膜材料不同，所述濺射系統(tǒng)為磁控濺射或射頻濺射或反應(yīng)濺射或離子輔助濺射。進(jìn)一步，所述濺射系統(tǒng)包括'賊射靶源、氣體輸入控制閥、超高真空閥門、耙電源。進(jìn)一步，所述吸氣劑泵中的吸氣劑材料是一種由鋯、釩、鐵組成的合金材料。上述賊射裝置工作方法分為以下幾個(gè)工作步驟(1)將吸氣劑泵直接設(shè)置在真空室內(nèi)，或設(shè)置在與真空室相連通的隔腔中，用非氣體捕集式真空泵將真空室抽至滿足吸氣劑泵工作要求的真空狀態(tài)；(2)開(kāi)啟吸氣劑泵，關(guān)閉非氣體捕集式真空泵；(3)向真空室內(nèi)輸入工作氣體至滿足濺射所需的工作氣尿(4)關(guān)斷輸入氣體流，并等待10-20分鐘，待工作氣體被吸氣劑泵純化后，啟動(dòng)濺射系統(tǒng)，進(jìn)行濺射鍍膜。進(jìn)一步，步驟(1)中所述真空室內(nèi)的真空度至少低于lxlO"PaL/s，以保證吸氣劑泵的正常工作。進(jìn)一步，才艮據(jù)所生長(zhǎng)的薄膜的材料的不同，輸入工作氣體至O.l-10帕以維持穩(wěn)定的輝光。進(jìn)一步，所述工作氣體為惰性氣體，如Ar氣、Kr氣或者Ne氣。本發(fā)明所提供的濺射方法，在濺射系統(tǒng)中加入了吸氣劑泵，將工作氣體進(jìn)一步純化，大大降低了活性氣體對(duì)薄膜材料的污染，提高了薄膜的生長(zhǎng)質(zhì)量，特別是對(duì)于一些活性較強(qiáng)的材料有很明顯的效肊另外由于不需要持續(xù)輸入工作氣體，也大大節(jié)省了工作氣體的用量，節(jié)約了成本。如圖1所示為本發(fā)明裝置的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，本發(fā)明濺射鍍膜裝置包括真空室1、賊射靶源2、工作臺(tái)3、氣體輸入控制閥4、超高真空閥門5、隔腔6、吸氣劑泵7、超高真空閥門9、分子泵10。濺射靶源2和工作臺(tái)3相對(duì)設(shè)置在真空室1內(nèi)，真空室1上設(shè)置有氣體輸入控制閥4、超高真空閥門5、隔腔6;吸氣劑泵7兩端通過(guò)法蘭8連接在隔腔6內(nèi)，分子泵10通過(guò)超高真空閥門9與真空室1連接。本發(fā)明濺射鍍膜方法有如下步驟首先將要鍍膜的村底放置在工作臺(tái)3上，打開(kāi)超高真空閥門5,開(kāi)啟分子泵10將真空室1內(nèi)抽取滿足吸氣劑泵7工作要求的真空狀態(tài)，保證吸氣劑泵7能夠正常工作，一般該真空狀態(tài)的真空度小于lx10—6帕；打開(kāi)氣體輸入控制閥4向真空室1內(nèi)輸入氬氣至0.1-10帕，然后關(guān)閉氣體輸入控制閥4，等待10-20分鐘，待送入的工作氣體中的雜質(zhì)活性氣體基本被抽除后，開(kāi)啟賊射電源，進(jìn)行濺射鍍膜。真空室1內(nèi)的氬氣量能夠維持一穩(wěn)定輝光，以產(chǎn)生大量高能離子。濺射靶源2在大量高能離子轟擊下，其上的原子或者原子團(tuán)落向相對(duì)工作臺(tái)3上的鍍膜材料表面，產(chǎn)生一層鍍膜。由于吸氣劑泵7工作一定時(shí)間后需要更換，因而兩端通過(guò)法蘭8將吸氣劑泵7設(shè)置在隔腔6中，通過(guò)法蘭8連接可使吸氣劑泵7方便地進(jìn)行更換。吸氣劑泵7也可直接設(shè)置在真空室1內(nèi)，這時(shí)可省略隔腔6。表1列出了傳統(tǒng)濺射方式(連續(xù)流方式)和本發(fā)明濺射鍍膜方法所獲得的薄膜性能的差別。Nb膜具有很高的氧活性，很容易吸附氧氣。并且氧氣的吸附對(duì)Nb膜的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度有很顯著的影響，因此鍍出來(lái)的Nb膜性能是檢驗(yàn)濺射的純凈度的很好方法。采用本發(fā)明濺射鍍膜方法，3000埃厚度的Nb膜超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度已經(jīng)達(dá)到塊材的轉(zhuǎn)變溫度，說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明賊射鍍膜方法獲得的薄膜是非常純凈的。而通過(guò)傳統(tǒng)的連續(xù)流濺射方式獲得的薄膜，則對(duì)所有不同厚度的薄膜超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度均有0.05-0.16k的降低，明顯受到了雜質(zhì)氣體的影響。表1本發(fā)明濺射鍍膜方法與傳統(tǒng)濺射方式制備薄膜性能對(duì)比表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求1.一種濺射鍍膜裝置，其特征在于，包括真空室、濺射系統(tǒng)、真空泵，所述真空泵包括氣體捕集式真空泵和非氣體捕集式真空泵，所述氣體捕集式真空泵直接設(shè)置在真空室內(nèi)，或設(shè)置在一與真空室相連的隔腔中，該隔腔與真空室之間設(shè)置有超高真空閥門。2.如權(quán)利要求l所述的一種賊射鍍膜裝置，其特征在于，所述氣體捕集式真空泵為吸氣劑泵。3.如權(quán)利要求l所述的一種濺射鍍膜裝置，其特征在于，根據(jù)所生長(zhǎng)的薄膜材料不同，所述濺射系統(tǒng)為》茲控濺射或射頻濺射或反應(yīng)濺射或離子輔助濺射。4.如權(quán)利要求l所述的一種濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述濺射系統(tǒng)包括濺射靶源、氣體輸入控制閥、超高真空閥門、靶電源。5.如權(quán)利要求l所述的一種濺射鍍膜裝置，其特征在于，所述吸氣劑泵中的吸氣劑材料是一種由鋯、釩、鐵組成的合金材料。6.—種賊射方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟(1)將吸氣劑泵直接設(shè)置在真空室內(nèi)，或設(shè)置在與真空室相連通的隔腔中，利用非氣體捕集式真空泵將真空室抽至滿足吸氣劑泵工作要求的真空狀態(tài)(2)開(kāi)啟吸氣劑泵，關(guān)閉非氣體捕集式真空泵；(3)向真空室內(nèi)輸入工作氣體至滿足濺射所需的工作氣尿(4)關(guān)斷輸入氣體流，并等待10-20分鐘，待工作氣體被吸氣劑泵純化后，啟動(dòng)濺射系統(tǒng)，進(jìn)行濺射鍍膜。7.如權(quán)利要求6所述的一種濺射方法，其特征在于，步驟(1)中所述真空室內(nèi)的真空度至少低于lxlO—PaL/s,以保證吸氣劑泵的正常工作。8.如權(quán)利要求6所述的一種濺射方法，其特征在于，根據(jù)所生長(zhǎng)的薄膜的材料的不同，輸入工作氣體至0.1-10帕以維持穩(wěn)定的輝光。9.如權(quán)利要求6所述的一種濺射方法，其特征在于，所述工作氣體為惰性氣體，如Ar氣、Kr氣或者Ne氣。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種濺射鍍膜裝置和方法，該裝置包括真空室、濺射系統(tǒng)、真空泵，所述真空泵包括氣體捕集式真空泵和非氣體捕集式真空泵，所述氣體捕集式真空泵直接設(shè)置在真空室內(nèi)，或設(shè)置在一與真空室相連的隔腔中，該隔腔與真空室之間設(shè)置有超高真空閥門。本發(fā)明所提供的濺射方法，在濺射裝置中加入了吸氣劑泵，將工作氣體進(jìn)一步純化，大大降低了活性氣體對(duì)薄膜材料的污染，提高了薄膜的生長(zhǎng)質(zhì)量，特別是對(duì)于一些活性較強(qiáng)的材料有很明顯的效果。另外由于不需要持續(xù)輸入工作氣體，也大大節(jié)省了工作氣體的用量，節(jié)約了成本。文檔編號(hào)C23C14/34GK101270466SQ20081010631公開(kāi)日2008年9月24日申請(qǐng)日期2008年5月12日優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日發(fā)明者宋小會(huì),張殿琳,金貽榮申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所