一种磁化电子串联共振方法及其装置。该磁化电子串联共振方法，包括步骤：在一反应腔内提供射频电压，以使该反应腔内的气体放电产生等离子体，其中该等离子体中的离子在电场的作用下加速轰击在该反应腔内的靶材，使得该靶材表面的离子溅射出来；和调整在该反应腔内形成的磁场的磁感应强度大小，以使该等离子体发生磁化电子串联共振，从而在保持放电功率不变的条件下，使得射频电流最大，进而使得等离子体密度最高，从而放电效率高、溅射率高，便于提高诸如镀膜或刻蚀等产业应用的效率。诸如镀膜或刻蚀等产业应用的效率。诸如镀膜或刻蚀等产业应用的效率。
【技术实现步骤摘要】
磁化电子串联共振方法及其装置
[0001]本专利技术涉及电化学
，进一步涉及一磁化电子串联共振方法及其装置。
技术介绍
[0002]溅射镀膜是一种广泛采用的制备表面涂层的物理气相沉积方法。目前溅射镀膜方法为：在反应腔室中，利用荷能粒子轰击靶材料(或靶材)表面，使被轰击出的粒子沉积在基材表面形成涂层或膜层。与传统的真空蒸镀方法相比，溅射镀膜方法具有诸多优点，例如膜层和基材附着力强，可制取高熔点物质薄膜，可进行反应溅射制取化合物膜等。
[0003]目前最简单的溅射镀膜方法是直流二极溅射镀膜方法。直流二极溅射镀膜方法采用由一对阴极和阳极组成的辉光放电结构的电极装置，其中阴极作为溅射靶材料(又称阴极靶)，待镀膜的基材置于两电极间或阳极上，在适当的气压下，在该电极装置的两电极间施加直流高压，使反应腔室内的气体放电产生等离子体，其中的离子受阴极电场作用，加速轰击靶材料，使靶材料表面的粒子溅射出来并沉积在基材表面以形成涂层。但是，由于直流二极溅射镀膜方法的电极装置的放电效率较低，从而导致反应腔室内放电产生的等离子体密度较低，致使由靶材料表面溅射出来的粒子的产额较低(即溅射率较低)，和沉积率较低，使得直流二极溅射镀膜方法在实际中已很少使用。
[0004]为了提高溅射镀膜效率，一种直流磁控溅射镀膜方法在该直流二极溅射镀膜方法的基础上改进而成。该直流磁控溅射镀膜方法在该阴极靶背后安装磁铁，在阴极附近形成几百高斯以上的强磁场，将电子约束在阴极附近，以大幅度提高放电效率，从而提高溅射率和沉积率。
[0005]然而，在直流二极溅射镀膜方法和直流磁控溅射镀膜方法中，靶材料必须为金属或导电材料，才能够作为阴极产生放电反应，因此，直流二极溅射镀膜方法和直流磁控溅射镀膜方法只能用于制备金属、合金或导电化合物涂层。另一方面，由于绝缘材料无法作为阴极产生放电，直流二极溅射镀膜方法和直流磁控溅射镀膜方法均无法用于制备绝缘材料涂层。
[0006]为了能够利用溅射镀膜方法制备绝缘材料涂层，一种传统的射频溅射镀膜方法，利用射频放电，在两电极之间施加射频电压以形成射频电场，绝缘材料作为靶材料被制成薄片固定在射频驱动电极上，待镀膜的基材被置于两电极间或接地电极上。射频电场穿透绝缘靶材料在两电极之间放电产生等离子体，并与等离子体共同作用在绝缘靶材料表面形成自偏置效应，以加速离子轰击绝缘靶材料，使绝缘靶材料表面的粒子溅射出来并沉积在基材表面以形成绝缘材料涂层。目前，典型的射频溅射镀膜方法采用的电极装置的射频频率为13.56MHz。
[0007]与直流二极溅射镀膜方法类似，该射频溅射镀膜方法也存在放电效率较低，等离子体密度较低，致使溅射率较低和沉积率较低的问题。为提高溅射率和沉积率，类似于上述直流磁控溅射镀膜方法在直流二极溅射镀膜方法的基础上的改进，一种射频磁控溅射镀膜方法由射频放电与磁控阴极相结合而成，即该射频磁控溅射镀膜方法是在靶材料附近形成
强磁场，将射频电压加在靶材料上以形成射频电场，利用射频放电和强磁场的共同作用，提高放电效率，以提高溅射率和沉积率。
[0008]然而，相对于直流磁控溅射镀膜方法对于直流二极溅射镀膜方法那样显著的溅沉积效率的提升，射频磁控溅射镀膜方法相对于射频溅射镀膜方法的沉积率的提高相对较小。换句话说，射频磁控溅射镀膜方法并没有获得如期的沉积率，在实际应用中，沉积率依然较小。例如，典型的直流磁控溅射镀膜方法的沉积率为每分钟几百纳米，而典型的射频磁控溅射镀膜方法的沉积率为每分钟几纳米。如此低的沉积率，严重的限制了射频磁控溅射镀膜方法在实际生产或工业生产中的应用，使得射频磁控溅射镀膜方法基本上是在不计成本的基础科研中被采用，而无法大量的投入到工业生产中。
[0009]另一方面，利用等离子体物理知识研究发现，传统的射频磁控溅射镀膜方法并不是一个合理的镀膜方案。由于靶材料附近的磁场较强，电子的回旋运动频率远高于射频频率，从而抑制了离子对射频能量的吸收，一方面减弱了电离率，另一方面减弱了自偏置效应，使得轰击靶材料的离子的能量和通量均不能有效的增大，从而导致了射频磁控溅射镀膜方法的沉积率不能得到预期的提升，限制了在实际生产和工业生产中的应用。
技术实现思路
[0010]本专利技术的一个优势在于提供一磁化电子串联共振方法及其装置，其能够被应用于镀膜、刻蚀或CVD等射频等离子体应用，有利于提升相关应用的效率。
[0011]本专利技术的另一个优势在于提供一磁化电子串联共振方法及其装置，其中，在本专利技术的一实施例中，所述磁化电子串联共振方法能够应用于制备涂层，特别是绝缘材料涂层，且能够提高沉积率，有利于在实际生产和工业生产中的应用。
[0012]本专利技术的另一个优势在于提供一磁化电子串联共振方法及其装置，其中，在本专利技术的一实施例中，所述磁化电子串联共振方法可以采用普通磁铁(或永磁铁)或电磁线圈提供所需的磁场，磁场强度相对于传统的射频磁控溅射镀膜方法中采用的强磁场较弱，不仅能够降低成本，而且普通磁铁居里温度较高，不易退磁。
[0013]本专利技术的另一个优势在于提供一磁化电子串联共振方法及其装置，其中，在本专利技术的一实施例中，所述磁化电子串联共振方法能够在放电功率不变的条件下，通过调节磁场以发生磁化电子串联共振现象，有助于使射频电流达到最大，进而使得等离子体密度最高，从而放电效率高、溅射率高，便于提高诸如镀膜或刻蚀等产业应用的效率。
[0014]本专利技术的另一个优势在于提供一磁化电子串联共振方法及其装置，其中，在本专利技术的一实施例中，所述磁化电子串联共振方法能够在靶材附近形成至少部分基本平行(至少部分平行或近似平行)于靶材表面的磁场，以有利于提高靶材利用率和提高刻蚀均匀度，进而也有利于提升镀膜质量。
[0015]本专利技术的另一个优势在于提供一磁化电子串联共振方法及其装置，其中，在本专利技术的一实施例中，所述磁化电子串联共振方法能够避免因电子漂移运动造成的靶材不均匀刻蚀现象。
[0016]本专利技术的另一个优势在于提供一磁化电子串联共振方法及其装置，其中，在本专利技术的一实施例中，所述磁化电子串联共振方法能够进一步增强自偏置效应，以提升沉积率。
[0017]本专利技术的另一优势在于提供一磁化电子串联共振方法及其装置，其中，为了达到
上述目的，在本专利技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本专利技术成功和有效地提供一解决方案，不只提供简单的磁化电子串联共振方法及其装置，同时还增加了所述磁化电子串联共振方法及其装置的实用性和可靠性。
[0018]为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，本专利技术提供了一磁化电子串联共振方法，包括步骤：
[0019]在一反应腔内提供射频电压，以使所述反应腔内的气体放电产生等离子体，其中所述等离子体中的离子在电场的作用下加速轰击在所述反应腔内的靶材，使得所述靶材表面的离子溅射出来；和
[0020]调整在所述反应腔内形成的磁场的磁感应强度大小，以使所述等离子体发生磁化电子串联共振，从而在保持放电功率不变的条件下，使得射频电流最大。
[0021]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.磁化电子串联共振方法，其特征在于，包括步骤：在一反应腔内提供射频电压，以使所述反应腔内的气体放电产生等离子体，其中所述等离子体中的离子在电场的作用下加速轰击在所述反应腔内的靶材，使得所述靶材表面的离子溅射出来；和调整在所述反应腔内形成的磁场的磁感应强度大小，以使所述等离子体发生磁化电子串联共振，从而在保持放电功率不变的条件下，使得射频电流最大。2.如权利要求1所述的磁化电子串联共振方法，其中，通过一电极装置的一射频电源在所述反应腔内为所述电极装置的一射频驱动电极提供所述射频电压，并通过所述电极装置的供磁元件在所述反应腔内形成所述磁场。3.如权利要求2所述的磁化电子串联共振方法，其中，通过调节电磁线圈内的电流大小来调整所述磁场的磁感应强度的大小，其中所述供磁元件为所述电磁线圈。4.如权利要求2所述的磁化电子串联共振方法，其中，通过更换具有不同磁感应强度的所述永磁体来调整所述磁场的磁感应强度的大小，其中所述供磁元件为所述永磁体。5.如权利要求1至4中任一所述的磁化电子串联共振方法，进一步包括步骤，调整在所述反应腔内提供的所述射频电压的频率大小，以使所述磁场的磁感应强度与所述射频电压的频率满足磁化电子串联共振关系。6.磁化电子串联共振装置，适于被设置于一反应腔体，其中所述反应腔体具有适于容置靶材和气体的反应腔，用于进行镀膜或刻蚀，其特征在于，其中所述磁化电子串联共振装置包括：一电极装置，其中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：宗坚，
申请(专利权)人：江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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