專利名稱：用于制備多組分薄膜的多蒸發(fā)源系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄膜制備技術領域，特別涉及一種多組分薄膜制備過程中的多蒸發(fā)源系統(tǒng)。
背景技術：
在電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)的印刷線路大規(guī)模制備和集成電路的微型化方面，薄膜材料獨具優(yōu)勢。事實上，現(xiàn)代電子器件都是以薄膜為基礎的，集成的電子器件更是如此。這兩方面的因素促使薄膜技術飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為一個國家現(xiàn)代工業(yè)水平的重要標志之一。
為了避免空氣和浮塵的干擾和污染，現(xiàn)有薄膜制備都是在真空環(huán)境下進行的。物理氣相沉積(PVD)是薄膜制備的基本方法之一，其主要步驟包括首先在高能束作用下，塊體材料表面蒸發(fā)或濺射為粒子，蒸氣粒子在真空環(huán)境下快速膨脹形成非平衡射流，并與基片表面相撞，撞擊基片表面的粒子，在適當?shù)臈l件下沉積、形核、成島、生長為薄膜。
物理氣相沉積(PVD)分為蒸發(fā)和濺射兩大類。常用的蒸發(fā)方法有電阻加熱、電子束加熱、脈沖激光加熱和電弧加熱等，它們通過提供足夠的能量使塊體材料蒸發(fā)或升華為蒸氣粒子。在電子束物理氣相沉積(EBPVD)過程中，高能電子經(jīng)電場加速、磁場聚焦后，作用于蒸發(fā)材料表面，電子迅速將能量傳遞給蒸發(fā)材料，使其熔化并蒸發(fā)。電子束可以蒸發(fā)各種材料，蒸發(fā)時材料置于水冷坩堝之中，避免了坩堝材料對薄膜的污染，這對于制備高純度活性材料，特別是活性難熔材料薄膜是至關重要的。
電子束物理氣相沉積(EBPVD)又可以細分為單槍單源、單槍多源和多槍多源，其中采用多槍多源可以實現(xiàn)高性能薄膜的多組分反應共沉積。多槍多源電子束物理氣相沉積(MEBPVD)的突出優(yōu)點是各個源的蒸發(fā)速率可以獨立控制，易于調(diào)整化學劑量比。與其它的薄膜沉積方法相比，MEBPVD具有清潔蒸發(fā)、適用各種材料、蒸發(fā)速率靈活可控、組分摩爾比易于調(diào)節(jié)、便于工業(yè)應用等綜合的優(yōu)越性能。然而，MEBPVD系統(tǒng)在多槍共同工作時，電子槍的電磁場之間將相互產(chǎn)生較強的干擾，影響電子槍的電子束無法按照既定方向作用于待蒸發(fā)材料的表面，從而影響制備的多組分薄膜的質(zhì)量，并進而阻礙了多源多槍技術的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的就是提供一種在多槍共同工作時，電子槍的電磁場之間相互不會產(chǎn)生干擾的用于制備多組分薄膜的多蒸發(fā)源系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種用于制備多組分薄膜的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，包括真空室，真空室內(nèi)布設有多個電子槍加熱蒸發(fā)源，每個電子槍蒸發(fā)源包括一電子槍、一傳感器和一坩鍋，兩兩蒸發(fā)源之間均設置有電磁屏蔽裝置。
進一步，所述電磁屏蔽裝置為電磁屏蔽金屬板。
進一步，所述每個傳感器的端部均設置隔離套筒，該套筒具有一定的長度，套筒開口與傳感器所在蒸發(fā)源中的坩堝相對。
進一步，所述真空室中至少設置有三個電子槍加熱蒸發(fā)源。
進一步，所述電磁屏蔽金屬板的高度與所述電子槍電子束的工作高度相匹配。
進一步，所述套筒由耐高溫材料制成。
進一步，所述真空室中還設置有至少一電阻加熱蒸發(fā)源。
本發(fā)明通過在兩兩電子槍加熱蒸發(fā)源之間設置電磁屏蔽裝置后，有效地避免了電子槍之間的磁場干擾問題，保證了電子槍產(chǎn)生的電子束能夠按照既定方向作用于蒸發(fā)材料，為多源多槍薄膜制備方法的應用創(chuàng)造了條件。同時，在傳感器的端部設置套筒后，使得每個傳感器只定向接收相對應蒸發(fā)源發(fā)出的蒸發(fā)粒子，既保證了傳感器的檢測準確性，又使探頭不致接收過多到的蒸發(fā)粒子，從而有助于延長傳感器的使用壽命。


圖1為本發(fā)明的實施例用于制備多組分薄膜的三蒸發(fā)源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明三蒸發(fā)源系統(tǒng)制備的YBCO薄膜的微觀晶相圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明用于制備多組分薄膜的多蒸發(fā)源系統(tǒng)圖1和2中，在真空室1內(nèi)均勻布置有三個電子槍和一個加熱電阻3，基片7位于電子槍的上部，在兩個電子槍2和電子槍2′之間、電子槍2和電子槍2″、電子槍2′和電子槍2″之間分別設置有金屬板4、金屬板4″和金屬板4′，金屬板4(4′、4″)的高度與各電子槍的電子束5的工作高度相同或略高，每個電子槍都帶有一個傳感器(圖中未示出)及對應一個坩鍋6，在每個傳感器的端部都固定安裝有一個套筒8，套筒8具有一定的長度，套筒8開口與傳感器所在蒸發(fā)源中的坩堝相對，傳感器的端部位于套筒8內(nèi)，套筒8由耐高溫的材料制成。
當制備YBCO薄膜時，首先在三個坩鍋內(nèi)分別放置有金屬Yt、BaF2和金屬Cu塊，根據(jù)需要設定好每個電子槍2(2′、2″)的蒸發(fā)速率，在電子束物理氣相沉積過程中，高能電子經(jīng)電場加速、磁場聚焦后，作用于蒸發(fā)材料Yt、BaF2和Cu表面，電子迅速將能量傳遞給蒸發(fā)材料，使其熔化并蒸發(fā)。根據(jù)需要將基片7做二維平面運動，使蒸發(fā)粒子均勻沉積在基片7的表面，從而得到多組分的YBCO薄膜，如圖3所示。
由于電子槍之間的金屬板具有屏蔽作用，消除了電子槍之間的磁場相互干擾，保證了電子槍的正常工作。而每個電子槍對應的傳感器端部是用于接收所對應的金屬蒸發(fā)粒子的數(shù)量，從而檢測蒸發(fā)源的蒸發(fā)速度，以便及時調(diào)整電子槍的功率，達到控制金屬的蒸發(fā)速度的目的。當在傳感器端部安裝了套筒8之后，實現(xiàn)了傳感器的定向接受作用，控制了傳感器只能定向接收其對應的蒸發(fā)粒子，避免接收其它的蒸發(fā)粒子，保證了接收粒子的單一性。另外，由于套筒8的截面較小，導致傳感器接受到的蒸發(fā)粒子的數(shù)量較少，延長了傳感器的使用壽命。
根據(jù)多元組分薄膜的所需金屬元素數(shù)量的要求，蒸發(fā)源的數(shù)量可以為四個蒸發(fā)源或五個蒸發(fā)源，甚至更多的蒸發(fā)源，只需要將若干個蒸發(fā)源均勻分布在真空室內(nèi)，并且在兩兩蒸發(fā)源之間設置相匹配的金屬板，將各蒸發(fā)源的電子槍的磁場相互屏蔽，就能制備多元組分薄膜。而對于待蒸發(fā)的金屬材料為較低熔點的無機材料時，就使用加熱電阻3對其進行加熱蒸發(fā)。
權利要求
1.一種用于制備多組分薄膜的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，包括真空室，真空室內(nèi)布設有多個電子槍加熱蒸發(fā)源，每個電子槍蒸發(fā)源包括一電子槍、一傳感器和一坩鍋，兩兩蒸發(fā)源之間均設置有電磁屏蔽裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁屏蔽裝置為電磁屏蔽金屬板。
3.根據(jù)權利要求2所述的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，其特征在于，所述每個傳感器的端部均設置隔離套筒，該套筒具有一定的長度，套筒開口與傳感器所在蒸發(fā)源中的坩堝相對。
4.根據(jù)權利要求3所述的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，其特征在于，所述真空室中至少設置有三個電子槍加熱蒸發(fā)源。
5.根據(jù)權利要求4所述的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁屏蔽金屬板的高度與所述電子槍電子束的工作高度相匹配。
6.根據(jù)權利要求5所述的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒由耐高溫材料制成。
7.根據(jù)權利要求6所述的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，其特征在于，所述真空室中還設置有至少一電阻加熱蒸發(fā)源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備多組分薄膜的多蒸發(fā)源系統(tǒng)，包括真空室，真空室內(nèi)布設有多個電子槍加熱蒸發(fā)源，每個電子槍蒸發(fā)源包括一電子槍、一傳感器和一坩鍋，兩兩蒸發(fā)源之間均設置有電磁屏蔽裝置。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過在兩兩電子槍加熱蒸發(fā)源之間設置電磁屏蔽裝置后，有效地避免了電子槍之間的磁場干擾問題，保證了電子槍產(chǎn)生的電子束能夠按照既定方向作用于蒸發(fā)材料，為多源多槍薄膜制備方法的應用創(chuàng)造了條件。同時，在傳感器的端部設置套筒后，使得每個傳感器只定向接收相對應蒸發(fā)源發(fā)出的蒸發(fā)粒子，既保證了傳感器的檢測準確性，又使探頭不致接收過多到的蒸發(fā)粒子，從而有助于延長傳感器的使用壽命。
文檔編號C23C14/28GK1814855SQ20061000806
公開日2006年8月9日 申請日期2006年2月27日 優(yōu)先權日2006年2月27日
發(fā)明者樊菁, 舒勇華, 劉宏立 申請人:中國科學院力學研究所