技術領域

本發明涉及薄膜制備技術領域，具體涉及一種提高磁控濺射矩形靶膜厚均勻性的基板偏心自轉方法。?

背景技術

絕大多數薄膜在應用時，其厚度均勻性都必須滿足某種程度的要求。濺射是一種常用的薄膜制備方法，為提高膜厚均勻性，通常是根據濺射靶的形狀（平面圓形靶、矩形靶、對向靶、空心陰極靶等），采用合適的基板-靶相對運動方法，并優化基板和靶的相對幾何方位和距離。?

對于矩形平面濺射靶，目前所采用的基板運動方式主要有直線掃描式、圓周旋轉掃描式、行星運動式（公自轉聯合運動）等方式。無論哪種方式，由于基板的中心都穿靶心而過，沉積的薄膜最厚，而基板上離中心越遠的邊緣位置，遠離靶心而穿過，沉積的薄膜越薄。?

Practical?magnetron?sputtering?system?for?the?deposition?of?optical?multilayer?coatings，Applied?Optics，31(19):?1992,?3784報道，對于固定在圓筒形真空室側壁上尺寸為15cm×46cm的矩形靶，當靶固定不動時，膜厚非均勻性優于5%的區域僅在5cm×10cm的橢圓形內；而當基板架左右扭動時，4%膜厚均勻性的面積增大到10cm×18cm。?

膜厚也可采用理論計算，多篇文獻已經證明，計算的結果可以和實際情況高度一致。對于尺寸為180mm×60mm×5mm的平面矩形靶，其濺射跑道類似于田徑場，直邊長100mm，彎道處內徑r₁=10mm，外徑r₂=25mm。當基板固定在靶上方70mm不動時，直徑100mm基板上膜厚分布如圖1所示。該分布如同一個微微張開的河蚌的三維形狀，即，膜厚沿靶的長邊方向的變化較為平緩，而在短邊方向的變化十分劇烈，特別是在短邊的最末端，基板的邊緣已經超出了濺射環的有效區域，此處的膜厚僅有中心處的50%左右。?

當基板在靶的左右兩側對稱位置來回直線往復運動時（面間距，也常稱為靶基距為70mm，往復運動間距60mm），膜厚分布如圖2所示。與基板固定相比，膜厚分布并沒有多大的改善，仍然像一只河蚌，只是張開的角度變大了一些。在該分布下，邊緣處的膜厚僅相當于中心處的57%左右。?

因此，現有技術中在采用磁控濺射法在基板上生成薄膜時，存在薄膜的厚度不均勻的技術問題。?

發明內容

本發明通過提供一種提高磁控濺射矩形靶膜厚均勻性的基板偏心自轉方法，解決了現有技術中在采用磁控濺射法在基板上生成薄膜時，存在薄膜的厚度不均勻的技術問題，進而實現了能夠提高薄膜厚度的均勻性的技術效果。?

本發明提供一種提高磁控濺射矩形靶膜厚均勻性的基板偏心自轉方法,?矩形平面磁控濺射靶固定在真空室中，在矩形靶上有條形環狀的刻蝕環，刻蝕環的直邊長度為L，刻蝕環的兩端為兩個半圓，半圓的內外徑分別為r₁和r₂，圓形基板面對矩形靶放置，面間距為H，圓形基板繞其自身的中心軸自轉，其特征在于，通過調節圓形基板中心沿矩形靶短邊方向的偏心距D來調節圓形基板上所沉積薄膜的均勻性，當(L+2r₂):?2r₂的比值在3~8，r₁:?r₂的比值在0.3~0.7范圍內時，D滿足如下條件時基板上的膜厚非均勻性在5%以內：?

D?=?(0.92~1.08）×?(0.5?H?-0.067?L?+23.1)

進一步地，圓形基板在直徑等于L的范圍之內膜厚非均勻性在5%以內。

本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：?

由于采用圓形基板面對矩形靶偏心放置并繞其自身的中心軸自轉，通過控制偏心距D的大小，從而控制基板上所沉積薄膜的均勻性；本發明還進一步地限定了偏心距D的范圍，D?=?(0.92~1.08）×?(0.5?H?-0.067?L?+23.1)，其中，H為靶基距，能夠在直徑等于L的大面積的基板上實現5%之內的薄膜非均勻性。所以，本發明解決了現有技術中在采用磁控濺射法在基板上生成薄膜時，存在薄膜的厚度不均勻的技術問題，進而實現了能夠在大面積的基板上提高薄膜厚度均勻性的技術效果。

附圖說明

圖1為現有技術中基板固定不動時的膜厚分布圖；?

圖2?為現有技術中基板平動掃描時的膜厚分布圖；

圖3?為現有技術中基板在靶正上方自旋運動時的膜厚分布圖；