【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷领域，特别是一种碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法。
技术介绍
1、晶舟是半导体制程工艺不可或缺的一环，主要是作为载具装置参与晶圆的运输和加工。由于晶圆加工对其精度和洁净度要求极高，因此要求晶舟表面需要光滑，有着较高的化学稳定性，且没有会与晶圆发生反应的杂质金属离子，即高纯度，而能够完全满足晶舟所需各方面性能的碳化硅陶瓷晶舟逐渐成为了这一领域的发展重点。目前常规的碳化硅陶瓷材料，由于纯度满足不了晶舟的应用标准，在实际应用中需要在碳化硅陶瓷质晶舟表面沉积一层致密的高纯度碳化硅陶瓷膜。因此，目前晶舟制造领域亟需一种在碳化硅陶瓷表面制备出纯度高、性能稳定的高致密碳化硅陶瓷膜的方法。
2、碳化硅陶瓷作为一种工业上常用的特种陶瓷材料，具有高强度、高硬度、耐高温耐磨损、抗热震等优良特性，而高纯的碳化硅薄膜在保留了其高力学性能基础上，还继承了碳化硅材料的高化学稳定性，适用于晶舟这种需要在极端化学、物理条件下工作的装置。目前超高纯碳化硅陶瓷涂层的制备通常使用化学气相沉积、磁控溅射或原子层沉积等方法。其中化学气相沉积因其制得的碳化硅涂层纯度高、致密且易于制备等优点在碳化硅涂层制备中应用最广泛，但化学气相沉积因其反应条件的不同，所制得的超高纯碳化硅薄膜的性能存在着极大的差异。
3、而磁控溅射作为一种物理气相沉积方法，在保证靶材质量的前提下，得到的涂层质量好、均匀性好、沉积速度快，且膜层表面平滑，颗粒大小均匀，且有着较高的高温抗氧化性。但目前对于磁控溅射法的研究多用于制备光电性能良好的非晶碳化硅涂层，对于
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种通过磁控溅射的方式在碳化硅陶瓷衬底表面形成超高纯碳化硅薄膜的方法；采用本专利技术方法所得的超高纯碳化硅薄膜具有强度高、表面光滑这些技术优势。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，包括以下步骤：
3、1)衬底预处理：
4、将单面抛光(表面粗糙度ra＜1.6μm)的碳化硅陶瓷衬底进行清洗，而后干燥，得预处理后衬底；
5、2)磁控溅射环境的设置：
6、将高纯sic(纯度≥99.99％)靶材安装在位于真空仓内的磁控溅射靶上；将步骤1)所得的预处理后衬底按照抛光面向上的设置方式置于位于真空仓内的旋转加热台上；先将真空仓抽真空，而后调节真空仓内的温度为设定的磁控溅射温度(可通过调节加热灯组控制真空仓内的温度为设定的磁控溅射温度)，再通入作为保护气氛的ar气，调控真空仓内压强为2～5pa，从而实现真空仓内的磁控溅射环境的设置；
7、3)衬底清洗：
8、对碳化硅陶瓷衬底的抛光面进行电离清洗、反溅射清洗，得清洗后衬底；
9、4)磁控溅射：
10、于设定的磁控溅射温度下，控制沉积薄膜时真空仓内的压强为2.5～3.5pa(优选磁控溅射压强为3pa，通过调节ar气流量来控制)，启动电离电源，控制电流密度以及调节溅射功率，通过等离子体轰击高纯sic靶材，从而在清洗后衬底的抛光面上沉积sic薄膜；从而实现在碳化硅陶瓷表面形成超高纯度碳化硅陶瓷膜。
11、说明：沉积薄膜完成后，关闭所有电源，待沉积室温度恢复为室温后，将样品取出。
12、作为本专利技术的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法的改进：所述碳化硅陶瓷衬底为单面抛光的高纯碳化硅陶瓷，纯度＞99.9％(质量％)。
13、尺寸例如为：厚度10mm，直径为1英寸。
14、作为本专利技术的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法的进一步改进：所述步骤2)中：
15、先将真空仓内抽真空直至真空度为2.0×10-4～1.0×10-4pa；
16、所述设定的磁控溅射温度为450℃～500℃(优选磁控溅射温度为500℃)，再通入ar气，调控真空仓内压强，压强范围为2～5pa。
17、作为本专利技术的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法的进一步改进：步骤3)的衬底清洗为：
18、步骤2)的磁控溅射环境设置完成后，启动电离电源，对碳化硅陶瓷衬底的抛光面进行电离清洗(电离清洗时间3～5分钟)；在电离清洗结束后，关闭电离电源；再启动射频电源，施加衬底负偏压，对碳化硅陶瓷衬底的抛光面进行反溅射清洗(反溅射清洗时间10～20分钟)，从而确保衬底的抛光面无污染，得清洗后衬底；反溅射清洗结束后，关闭射频电源。
19、作为本专利技术的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法的进一步改进：所述步骤3)中负偏压的电压为-80v。
20、作为本专利技术的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法的进一步改进：步骤4)：控制电流密度为20±2ma/cm2，调节溅射功率为100～200w(优选溅射功率为150w)，溅射时间为13～17min(优选15min)。
21、说明：所用的高纯sic(纯度≥99.99％)靶材例如可为：直径50mm，厚度3mm。
22、作为本专利技术的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法的进一步改进：步骤1)的清洗为：将单面抛光的碳化硅陶瓷衬底依次利用质量浓度为8～12％的氢氟酸溶液、丙酮、乙醇和去离子水进行清洗。
23、作为本专利技术的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法的进一步改进：所述步骤1)中：
24、将碳化硅陶瓷衬底浸入质量浓度为8～12％氢氟酸溶液中清洗9～11min后取出，再浸入丙酮中，超声波清洗14～16min后取出，然后再用纯度为≥99％的乙醇超声波清洗14～16min；接着用去离子水冲洗2～3次，最后吹干至表面无水渍，得预处理后衬底。
25、本专利技术的方法，主要原料是纯度为99.99％的sic靶材(例如直径50mm，厚度3mm)，单面抛光的碳化硅陶瓷衬底(例如直径1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于：所述碳化硅陶瓷衬底为单面抛光的高纯碳化硅陶瓷，纯度＞99.9％。
3.根据权利要求1或2所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于所述步骤2)中：
4.根据权利要求1～3任一所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于所述步骤3)的衬底清洗为：
5.根据权利要求4所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于：所述步骤3)中负偏压的电压为-80V。
6.根据权利要求1～5任一所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于所述步骤4)：控制电流密度为20±2mA/cm2，调节溅射功率为100～200W，溅射时间为13～17min。
7.根据权利要求1～6任一所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于所述步骤1)的清洗为：
8.根据权利要求7所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于所
...【技术特征摘要】
1.碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于：所述碳化硅陶瓷衬底为单面抛光的高纯碳化硅陶瓷，纯度＞99.9％。
3.根据权利要求1或2所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于所述步骤2)中：
4.根据权利要求1～3任一所述的碳化硅陶瓷表面沉积超高纯碳化硅膜的方法，其特征在于所述步骤3)的衬底清洗为：
5.根据权利要求4所述的碳化硅陶瓷表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，李丽霞，陈家淦，
申请(专利权)人：无锡海古德新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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