[发明专利]能量过滤磁控溅射镀膜方法及实施该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁控溅射镀膜技术领域，尤其是一种能量过滤磁控溅射镀膜方法及实施该方法的能量过滤磁控溅射镀膜装置。

背景技术

磁控溅射镀膜是一种重要的薄膜制备技术，被广泛地应用于科学研究和工业生产。例如，可利用磁控溅射镀膜方法制备各种金属、半导体和氧化物薄膜，在工业上生产ITO透明导电玻璃等。磁控溅射镀膜是在真空中利用荷能离子轰击靶材表面，使被轰击出的靶材粒子在衬底表面沉积制备薄膜的技术。这项技术有很多优点，例如可以方便地制取高熔点物质的薄膜；可大面积均匀成膜；沉积速率大；功率效率高等。但这项技术也有其局限性，首先用该技术制备薄膜的过程中由于高能粒子的轰击作用会对不耐轰击的衬底或衬底上已有的不耐轰击膜层造成损伤，引起材料改性；其次该技术制备的薄膜表面形貌往往比较粗糙，不能满足某些应用的需要。这些缺点限制了该技术的使用范围。例如，顶发射有机电致发光器件(TOLED)中用磁控溅射技术制备作为顶阳极的ITO薄膜时会对有机发光层造成损伤，导致器件发光亮度下降或不发光；某些场合需对ITO玻璃表面的ITO薄膜进行抛光后才能使用。

发明内容

本发明的目的在于提供可对溅射靶材发出的高能离子进行动能削弱的能量过滤磁控溅射镀膜方法，同时提供实施该方法的能量过滤磁控溅射镀膜装置。

本发明的技术方案是：能量控制磁控溅射镀膜方法：

(1)在待镀膜衬底的薄膜生长表面与溅射靶材之间设置有在溅射镀膜过程中带有阳极高电位的导电过滤网；

(2)受轰击的阴极溅射靶材所产生的离子经过导电过滤网过滤后再送向阳极处的待镀膜衬底的镀膜生长表面，溅射靶材所产生的离子在经过导电过滤网时，带有阳极高电位的导电过滤网吸引其中的高能电子、排斥其中的高能正离子。

所述的导电过滤网与镀膜中作为阳极的衬底安装件导电连接，导电过滤网罩挡设置于衬底安装架的衬底安装处的外围。

所述导电过滤网为金属材料或导电非金属材料。

在衬底支架的衬底安装处与溅射靶材之间设有可罩挡需镀膜衬底的薄膜生长表面的导电过滤网，所述导电过滤网导电连接于在溅射镀膜过程中具有阳极高电位的阳极装置上。

所述的阳极装置为阳极的衬底支架。

所述导电过滤网为金属材料或导电非金属材料。

本发明的方法是在待镀膜衬底外罩设带有阳极高电位的导电过滤网来吸引或排斥不同极性的高能粒子，影响高能离子的运动，从而抑制磁控溅射技术制备薄膜过程中高能粒子轰击对衬底造成的损伤，并使制备出的薄膜表面晶粒更加细小、均匀，平整度更高；导电过滤网可选择金属或导电的非金属材料。本发明的装置可在原有装置的基础上在衬底支架外设置可罩挡需镀膜衬底表面的导电过滤网，以减少现有的磁控溅射镀膜装置在镀膜过程中高能粒子轰击衬底所造成的损伤；本发明可改进衬底上薄膜的质量和性能，例如制备出的ITO薄膜透光率更高；TiO₂薄膜的润湿角减小，亲水性更强，而且本发明的方法的实施及装置可由传统装置改动而成，具有改动不大、易实现等优点。

图4、图5分别为使用传统磁控溅射镀膜技术和使用能量过滤磁控溅射镀膜技术在相同沉积条件下制备的Ti膜表面形貌的SEM照片，可看出图5中制备的Ti膜晶粒细小均匀，表面非常平整光滑。

图6、图7所示的结构为Glass/Al/Alq₃/TPD/ITO的顶发射有机电致发光器件(Top-emitting Organic Light-emitting Diodes，TOLED)中，ITO顶阳极是使用传统直流磁控溅射装置和能量过滤磁控溅射镀膜技术及装置最后制备的。现有方法和本发明方法分别制备出的ITO薄膜表面SEM照片分别如图6、图7所示，由图中可看出，能量过滤磁控溅射镀膜技术制备的ITO薄膜表面晶粒小、界面清晰；现有方法和本发明方法分别制备出的TOLED器件横断面的SEM照片分别如图8、图9所示，现有方法和本发明方法分别制备出TOLED器件的发光效果分别如图10、图11所示，由图中可看出，能量过滤磁控溅射镀膜技术制备的TOLED器件在相同驱动电压下发光亮度大大提高。

附图说明

图1是本发明的能量过滤磁控溅射镀膜装置的结构示意图；

图2是本发明的导电过滤网网格例子1的显微图；

图3是本发明的导电过滤网网格例子2的显微图；

图4是现有的磁控溅射方法制备的Ti膜表面SEM照片；

图5是本发明的能量过滤磁控溅射方法制备的Ti膜表面SEM照片；

图6是现有磁控溅射方法制备出的ITO薄膜表面的SEM照片；