專利名稱：一種提高磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法，特別涉及一種提高用于磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法，屬于薄膜技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法可以明顯提高薄膜與基底結(jié)合力且不影響金屬薄膜電阻，適用領(lǐng)域廣泛，如精細(xì)電子線路，表面反光涂層，傳感器等。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，輕、薄、短、小已經(jīng)成為發(fā)展的方向，對電路設(shè)計(jì)的要求也越來越高，高密度精細(xì)化成為電路板的發(fā)展趨勢。為了滿足上述要求，可以采用磁控濺射技術(shù)在絕緣基底上制備導(dǎo)電金屬層(如銅，銀，鋁等)，然后利用掩膜刻蝕的方法形成電路，制備出的電路圖案具有邊緣清晰，表面平整，厚度均勻等優(yōu)點(diǎn)。但是在某些特殊基底上(如云母，有機(jī)聚合物薄膜)制備電路圖案時，由于基底表面十分光滑，制備出的導(dǎo)電金屬層與基底的結(jié)合力較差，由于受熱膨脹，電子轟擊等過程，在長時間使用后，導(dǎo)電金屬層會發(fā)生脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致電路板失效，嚴(yán)重時影響整個設(shè)備的安全運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種用于提高磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種提高磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法，其特征在于在磁控濺射工藝制備金屬薄膜時，預(yù)先將基底進(jìn)行離子注入后，再進(jìn)行磁控濺射鍍膜，得到所需導(dǎo)電金屬薄膜。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的離子注入中，注入離子為與所鍍金屬薄膜的金屬元素相同的元素離子，注入濃度為IO16 sxion/cm3。離子注入有兩方面作用1、基底過于平滑是造成膜基結(jié)合力不好的一個原因。通過離子轟擊基底表面，與原始基底相比，表面粗糙度增加，使得膜基結(jié)合力增強(qiáng)。2、注入的金屬離子在基底中相當(dāng)于打入了很多釘子，并且這些釘子可以作為薄膜生長的形核點(diǎn)，后續(xù)磁控濺射沉積在基底表面的金屬元素以這些形核點(diǎn)生長，在注入離子的釘扎作用下，膜基結(jié)合力得到增強(qiáng)。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述基底為云母或有機(jī)聚合物薄膜等。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述金屬薄膜的厚度為IOOnm ΙΟμπι。本發(fā)明的另一目的是提供一種通過磁控濺射工藝制備金屬薄膜的方法，在該方法中采用了上述提高金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種通過磁控濺射工藝制備金屬薄膜的方法，包括以下步驟
(1)將基底表面用丙酮或酒精清洗后，氮?dú)獯蹈桑?2)使用MEVVA源(金屬蒸汽真空弧離子源)對基底進(jìn)行離子注入，離子注入能量為 IOkev lOOkev，注入濃度為 IO16 5xl017/cm3 ；(3)取出經(jīng)過離子注入后的基底，進(jìn)行磁控濺射，磁控濺射過程中氣壓為0. Ipa 10pa，濺射時間為10 20分鐘，基底溫度為室溫至300°C，得到金屬薄膜。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述基底為云母或有機(jī)聚合物薄膜等。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟O)中，注入離子為與所鍍金屬薄膜的金屬元素相同的元素離子，離子注入源所用靶材為高純金屬，純度在99. 99%以上。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟(3)中，磁控濺射所用靶材為高純金屬， 純度在99. 99%以上。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述金屬薄膜的厚度為IOOnm ΙΟμπι。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明不引入其他元素或粘合劑等物質(zhì)，對表面金屬導(dǎo)電層電阻沒有影響。2、本發(fā)明不影響基底表面的平整光潔，可以保證后續(xù)制備金屬導(dǎo)電層的厚度均勻性。3、本發(fā)明提高了金屬導(dǎo)電層與基底的結(jié)合力，可以大大增加以該方法為基礎(chǔ)制備出來的精密電子線路等器件的壽命。下面通過附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。


圖1是云母基底經(jīng)表面離子注入處理后，制備的銀薄膜表面形貌。圖2是聚酰亞胺基底經(jīng)表面離子注入處理后，制備的銅薄膜表面形貌。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11、首先將50X50mm的云母基片用丙酮清洗，然后用氮?dú)獯蹈伞?、將基片放入離子注入設(shè)備中，使用MEVVA源(金屬蒸汽真空弧離子源)對基片進(jìn)行離子注入，離子注入源所用靶材為純度在99. 99%以上的純銀靶。離子注入能量選用 30kev，注入濃度為1017/cm3。3、取出經(jīng)過離子注入后的基片，進(jìn)行磁控濺射。磁控濺射靶材同樣為純度在 99. 99%以上的純銀靶。磁控濺射過程中氣壓為lpa，濺射時間15分鐘，基底加熱溫度為 100°C。最后得到表面平整光亮，厚度為7μπι的銀薄膜。如圖1所示，為云母基底經(jīng)表面離子注入處理后，制備的銀薄膜表面形貌。通過美國UMT顯微力學(xué)劃痕試驗(yàn)儀測試，膜基結(jié)合強(qiáng)度為6Ν，而未經(jīng)離子注入處理時，結(jié)合力強(qiáng)度為2Ν。實(shí)施例21、首先將50X50mm的云母基片用丙酮清洗，然后用氮?dú)獯蹈伞?、將基片放入離子注入設(shè)備中，使用MEVVA源(金屬蒸汽真空弧離子源)對基片進(jìn)行離子注入，離子注入源所用靶材為純度在99. 99%以上的純銀靶。離子注入能量選用 lOOkev，注入濃度為 5X1017/cm3。3、取出經(jīng)過離子注入后的基片，進(jìn)行磁控濺射。磁控濺射過程中氣壓為10pa，濺射時間10分鐘，基底溫度為室溫。磁控濺射靶材同樣為純度在99. 99%以上的純銀靶。最后得到表面平整光亮，厚度為6 μ m的銀薄膜。通過美國UMT顯微力學(xué)劃痕試驗(yàn)儀測試，膜基結(jié)合強(qiáng)度為6N，而未經(jīng)離子注入處理時，結(jié)合力強(qiáng)度為2N。實(shí)施例31、首先將50X50mm的聚酰亞胺基片用酒精清洗，然后用氮?dú)獯蹈伞?、將基片放入離子注入設(shè)備中，使用MEVVA源(金屬蒸汽真空弧離子源)對基片進(jìn)行離子注入，離子注入源所用靶材為純度在99. 99%以上的純銅靶。離子注入能量選用 50kev，注入濃度為 lX1016/cm3。3、取出經(jīng)過離子注入后的基片，進(jìn)行磁控濺射。磁控濺射過程中氣壓為0. lpa，濺射時間20分鐘，基底加熱溫度為300°C。磁控濺射靶材同樣為純度在99. 99%以上的純銅靶。最后得到表面平整光亮，厚度為IOym的銅薄膜。如圖2所示，為聚酰亞胺基底經(jīng)表面離子注入處理后，制備的銅薄膜表面形貌。通過美國UMT顯微力學(xué)劃痕試驗(yàn)儀測試，膜基結(jié)合強(qiáng)度為9Ν，而未經(jīng)離子注入處理時，結(jié)合力強(qiáng)度為4Ν。實(shí)施例41、首先將50X50mm的聚酰亞胺基片用酒精清洗，然后用氮?dú)獯蹈伞?、將基片放入離子注入設(shè)備中，使用MEVVA源(金屬蒸汽真空弧離子源)對基片進(jìn)行離子注入，離子注入源所用靶材為純度在99. 99%以上的純銅靶。離子注入能量選用 lOkev，注入濃度為 5X1016/cm3。3、取出經(jīng)過離子注入后的基片，進(jìn)行磁控濺射。磁控濺射過程中氣壓為0. 2pa，濺射時間10分鐘，基底加熱溫度為150°C。磁控濺射靶材同樣為純度在99. 99%以上的純銅靶。最后得到表面平整光亮，厚度為4μπι的銀薄膜。通過美國UMT顯微力學(xué)劃痕試驗(yàn)儀測試，膜基結(jié)合強(qiáng)度為8Ν，而未經(jīng)離子注入處理時，結(jié)合力強(qiáng)度為4Ν。
權(quán)利要求
1.一種提高磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法，其特征在于在磁控濺射工藝制備金屬薄膜時，預(yù)先將基底進(jìn)行離子注入后，再進(jìn)行磁控濺射鍍膜，得到所需導(dǎo)電金屬薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法，其特征在于所述的離子注入中，注入離子為與所鍍金屬薄膜的金屬元素相同的元素離子，注入濃度為 IO"5 5X1017/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法，其特征在于所述基底為云母或有機(jī)聚合物薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法，其特征在于所述金屬薄膜的厚度為IOOnm 10 μ m。
5.一種通過磁控濺射工藝制備金屬薄膜的方法，包括以下步驟(1)將基底表面用丙酮或酒精清洗后，氮?dú)獯蹈桑?2)使用MEVVA源對基底進(jìn)行離子注入，離子注入能量為IOkev lOOkev，注入濃度為 IO16 5xl017/cm3 ；(3)取出經(jīng)過離子注入后的基底，進(jìn)行磁控濺射，磁控濺射過程中氣壓為0.Ipa 10pa，濺射時間為10 20分鐘，基底溫度為室溫至300°C，得到金屬薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過磁控濺射工藝制備金屬薄膜的方法，其特征在于所述基底為云母或有機(jī)聚合物薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過磁控濺射工藝制備金屬薄膜的方法，其特征在于步驟(2)中，注入離子為與所鍍金屬薄膜的金屬元素相同的元素離子，離子注入源所用靶材為高純金屬，純度在99. 99%以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過磁控濺射工藝制備金屬薄膜的方法，其特征在于步驟(3)中，磁控濺射所用靶材為高純金屬，純度在99.99%以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過磁控濺射工藝制備金屬薄膜的方法，其特征在于所述金屬薄膜的厚度為IOOnm 10 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高磁控濺射工藝制備金屬薄膜與基底結(jié)合力的方法，在磁控濺射工藝制備金屬薄膜時，預(yù)先將基底進(jìn)行離子注入后，再進(jìn)行磁控濺射鍍膜，得到所需導(dǎo)電金屬薄膜。本發(fā)明還公開了采用上述方法制備金屬薄膜的方法，包括將基底表面用丙酮清洗后，氮?dú)獯蹈?；使用MEVVA源對基底進(jìn)行離子注入，離子注入能量為10kev～100kev，注入濃度為1016～5x1017/cm3；取出經(jīng)過離子注入后的基底，進(jìn)行磁控濺射，磁控濺射過程中氣壓為0.1pa～10pa，濺射時間為10～20分鐘，基底溫度為室溫至300℃，得到金屬薄膜。本發(fā)明方法大大提高了金屬導(dǎo)電層與基底的結(jié)合力，可大幅度增加以該方法為基礎(chǔ)制備出來的精密電子線路等器件的壽命。
文檔編號C23C14/48GK102465274SQ20101054663
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者華志強(qiáng), 呂旭東, 李弢, 王磊, 袁學(xué)韜 申請人:北京有色金屬研究總院