第十九讲 真空溅射镀膜

<正>(接2015年第3期第80页)电子e在电场E作用下被加速,在飞向基体的过程中与Ar气原子发生碰撞,若电子具有足够的能量(约30 e V),则电离出Ar+和一个e,电子飞向基片,Ar+在电场E作用下加速飞向阴极靶并以高能量轰击靶表面,使靶材产生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子(或分子)沉积在基片上形成薄膜。同时被溅射出的二次电子在阴极暗区被加速,在飞向基片的过程中,落入正交电磁     

第十九讲 真空溅射镀膜

正用高能粒子(通常是由电场加速的正离子)轰击固体表面,固体表面的原子、分子与入射的高能粒子交换动能后从固体表面飞溅出来的现象称为溅射。溅射出来的原子(或原子团)具有—定的能量,它们可以重新沉积凝聚在固体基片表面上形成薄膜,称为溅射镀膜。通常是利用气体放电产生气体电离,其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶材,击出阴极靶材的原子或分子,飞向被镀基片表面沉积成薄膜。     

一种双真空室结构磁控溅射台的研制

本文研制了一种较高档的磁控溅射镀膜设备,用于微电子器件规模化生产过程中的基片表面镀膜.该设备采用双真空室结构,使溅射室始终维持较高的真空度和洁净度,提高镀膜质量和镀膜效率.环绕溅射室设计了3个直流靶和1个射频靶,能够溅射金属膜、介质膜、混合物和化合物薄膜.文中详述了该设备的设计原理、总体结构及工艺控制方法.该磁控溅射台已开发成功并投入使用,替代了同类进口设备.     

磁控溅射源及其在电子工业中的应用

磁控溅射镀膜是近年来迅速发展的新技术，它不仅具有一般溅射镀膜的膜层均匀、致密、纯度高、附着牢、靶材广等优点，还以其沉积速率高、基片温升低这两个显著优点而受到人们的普遍重视。 磁控溅射镀膜沉积速率高、基片温升低的两个显著优点，主要是由于溅射过程中正交电磁场作用的结果，因此讨论正交电磁场在磁控溅射镀膜中的作用，进而正确确定磁控溅射源的各种参数是十分重要的。本文将在理论分析的基础上，对磁控溅射源的诸参数确定予以探讨。     

采用真空磁控反应溅射和沸水氧化法制备Al2O3增透膜

在玻璃基片上采用金属Al靶在溅射气体Ar和反应气体O2的混合气体中,真空磁控溅射半透明的Al-Al2O3金属陶瓷薄膜,再将沉积薄膜的玻璃基片浸入沸腾的去离子水中氧化,制备成陶瓷增透膜.优化镀膜工艺和沸水氧化时间,在3.2 mm厚的低铁玻璃载片上单面沉积的增透膜的太阳透射比Te由未镀膜原片的90.4％增加到93.9％,提高了3.5％,可见光透射比Tv由91.6％增加到95.5％,提高了3.9％.双面沉积增透膜玻璃载片的Te达到96.2％,增加了5.8％,Tv达到97.2％,增加了5.6％.经过400℃高温持续40 min烘烤后膜层的光学性能基本不变.     

大面积反应溅射技术的最新进展及应用

磁控浅射已经成为沉积薄膜的最重要的方法之一。然而，这种镀膜技术亦存在一些缺点（例如，有限的溅射产额和反应溅射过程中等离子体不稳定等问题），所以它不适宜于在介质膜工业生产中应用。本文介绍了一种新的中频（MF）电源供电的孪生靶磁控溅射。采用这种技术并结合智能化的工艺控制系统（IPCS）特别对于反应沉积化合物镀层开辟了许多新的机遇，它能够在长期内获得高的沉积速率并处于稳定的镀膜状态。因此，大面积镀膜在建筑玻璃、汽车玻璃和显示器方面的应用就有了明显的进展并具有广阔的前景。     

溅射靶材的应用及发展前景

<正>溅射靶材是指通过磁控溅射、多弧离子镀或其他类型的镀膜设备在适当工艺条件下溅射沉积在基板上形成各种功能薄膜的溅射源。溅射靶材广泛应用于装饰、工模具、玻璃、电子器件、半导体、磁记录、平面显示、太阳能电池等众多领域,不同领域需要的靶     

全玻璃SS-AlN金属陶瓷真空太阳集热管

不锈钢-氮化铝(SS-AlN)金属陶瓷太阳选择性吸收涂层于1995年在实验室制备成功,采用真空磁控溅射沉积。太阳吸收复合膜采用干涉吸收型膜层结构,由不同金属含量的两层金属陶瓷层组成吸收层。金属陶瓷吸收层采用在镀膜室中SS和Al金属靶,在溅射气体Ar和反应气体N2中同时溅射运行,SS靶非反应溅射沉积SS金属组分,Al靶反应溅射沉积AlN陶瓷组分。实验室沉积的SS-AlN吸收涂层的太阳吸收比高达94%～96%,室温辐射比3.5%～4.0%。皇明公司2001年开始产业化生产全玻璃SS-AlN真空太阳集热管。我们开发了立式集热管连续镀膜线,第一条镀膜线于2007年调试成功,投入生产。集热管镀膜线真空系统长约41 m,高约3 m。每条线日产约为1.8～2.0万支。     

磁控溅射基片低温冷却法制备NiOx纳米微晶薄膜

利用自行设计的基片液氮低温冷却装置,用金属Ni靶在Ar O2气氛反应条件下,利用磁控溅射制备纳米微晶结构NiOx膜的方法,薄膜的XRD谱和扫描电子显微图像(SEM)表明,该方法实现了在溅射参数完全相同的条件,纳米NiOx薄膜结构连续可控、可调节.     

直流磁控溅射中Ar气压强对TbFeCo磁光薄膜均匀性的影响

本文研究了磁光盘生产中 Ar气压强对直流磁控溅射 Tb Fe Co磁光薄膜均匀性的影响 ,通过调整溅射气压来提高薄膜的厚度均匀性和成分均匀性。在靶 -基片距离为 6 0 0 m m,溅射功率为 6 0 0 W,溅射气压为 0 .6～0 .8Pa的条件下 ,获得了均匀性良好的磁光薄膜 ,并将此工艺参数用于磁光盘的生产     

靶成分和溅射参数对碳化钒薄膜微结构与力学性能的影响

为了提高碳化物靶溅射薄膜的结晶程度和相应的力学性能, 采用等化学计量比的VC靶(n(C):n(V)=1:1)和富V的VC靶(n(C):n(V)=0.75:1)通过磁控溅射方法制备了一系列VC薄膜, 利用EDS、XRD、SEM和微力学探针研究了靶成分、溅射气压和基片温度对薄膜化学成分、微结构和力学性能的影响. 结果表明, 对于等化学计量比的VC靶, 在Ar气压为2.4~3.2 Pa的范围内可获得结晶程度和硬度较高的VC薄膜, 其最高硬度为28 GPa. 而采用富V的VC靶时, 在较低的Ar气压(0.6~1.8 Pa)下就可获得结晶程度高的VC薄膜, 其硬度达到31.4 GPa. 可见, 相对于溅射参数的Ar气压和基片温度, 靶的成分对于所获薄膜的成分、微结构和力学性能影响更显著, 因而适当提高靶中金属组分的含量是获得结晶良好且具高硬度的VC薄膜更为有效的途径.     

RF磁控溅射工艺对TiNi(1-x)Cux合金薄膜组织形貌的影响

采用RF磁控溅射技术制备了TiNi(1-x)Cux合金薄膜，利用扫描电镜，电子能谱仪和XRD技术分析研究了RF磁控溅射工艺对TiNi(1-x)Cux合金薄膜组织形貌的影响规律。结果表明：在基片不加热的条件下溅射薄膜组织结构为非晶，并呈柱状形貌垂直于基片生长；经650-720℃，3min退火处理后，薄膜均发生晶化转变；在他它条件相同的情况下，溅射功率和工作气压对薄膜组织形貌有很大影响；薄膜的柱状单胞直径，薄膜厚度和生长速度均随溅射功率的增长而增长，但当溅射功率一定时，工作气压增加使柱状单胞直径，薄膜厚度和薄膜的生长速率显著减小，RF磁控溅射过程中，沉积原子的活性及其沉积速率是影响薄膜组织形貌的主要原因。     

溅射工艺对GdTbFeCo薄膜磁光性能的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上成功制得了GdTbFeCo非晶垂直磁化膜,研究了溅射工艺对GdTbFeCo薄膜磁光性能的影响.测量结果表明,基片与靶间距为72mm,溅射功率为75W,溅射气压为0.5Pa,薄膜厚度为120nm时,GdTbFeCo薄膜垂直方向矫顽力为477.6kA/m,克尔角为0.413°.     

溅射镀膜进展

磁控溅射是在玻璃上沉积薄膜的一种真空镀膜技术。自20世纪60年代末发明以来，溅射电极经历了一系列演变。最重要的技术进步是旋转筒式磁控管及先进旋转筒式溅射靶的使用。这两项并行进展使镀膜效率大为提高，同时使成本显著降低，与此同时镀膜质量获得保证，厚度均匀性得到改善。     

磁控溅射Ti—N膜沉积的空间分布研究

磁控溅射镀膜设备可以广泛用于镀膜Ｔｉ－Ｎ膜，从实用观点看，磁控溅射工艺中的溅射速率的溅射原子空间分布是广泛关心的，沉积在试样表面的溅射原子被认为除了与等离子体的参数有关，还与靶－工件的几何分布有关系。本文研究了真空室中Ｔｉ－Ｎ膜沉积的空间分。在研究中发值得注意的是溅射量与沉积量作为两个不同的概念严格区分。     

平面磁控溅射薄膜厚度均匀性的研究概述

在平面磁控溅射镀膜系统中,薄膜厚度均匀性作为衡量薄膜质量和成膜系统性能的一项重要指标,得到了国内外学者们的广泛研究。本文以膜厚分布的理论模型为出发点,从工艺条件及模型参数两个方面,对靶与基片的位置关系、基片的运动方式、靶材的形状、溅射功率、工作气压、工作模式等各种影响以及改善薄膜厚度均匀性的因素进行了系统的归纳和陈述。最后对平面磁控溅射镀膜系统膜厚分布的研究进展进行总结并提出了展望。     

工业用巨型磁控溅射靶电源反馈控制的研究

磁控溅射技术在薄膜制备领域的应用十分广泛，而溅射靶电流的稳定性极大的影响溅射镀膜的膜层质量。本文对于工业用巨型磁控溅射靶电流的不稳定因素进行了分析，设计并实现了靶电压的反馈控制系统，大大改善靶电压与反应气体流量之间的迟滞回线，增强了靶电压的可控制性，并在实际生产中得到成功应用。     

FeCoSiB薄膜应力阻抗性能的的影响因素及提高方法

利用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了FeCoSiB薄膜，溅射过程中施加一横向静磁场，并在真空中退火。实验结果表明，FeCoSiB的应力阻抗效应与制备工艺（工作气压、溅射磁场）和退火条件（退火温度、退火时间）有着非常密切的联系。当偏置磁场从60 Oe增加到120 Oe时，薄膜的应力阻抗从0．5％提高到了1．65％。在80 Oe磁场下，薄膜经300℃、40min退火处理后，应力阻抗效应达1．86％。     

磁控溅射Ti－N膜沉积的空间分布研究

磁控溅射镀膜设备可以广泛用于镀膜Ｔｉ－Ｎ膜．从实用观点看，磁控溅射工艺中的溅射速率和溅射原子空间分布是被广泛关心的．沉积在试样表面的溅射原子被认为除了与等离子体的参数有关，还与靶──工件的几何分布有关系．本文研究了真空室中Ｔｉ－Ｎ膜沉积的空间分布．在研究中十分值得注意的是溅射量与沉积量作为两个不同的概念严格区分．     

工艺参数对AgInSbTe薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射工艺,在 Ｋｇ玻璃基片上用 Ａｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ合金靶制备了 Ａｇ_δＩｎ＿（１４）Ｓｂ＿（５５）Ｔｅ＿（２３） 相变薄膜,将沉积态薄膜在３００℃进行了热处理．测量了薄膜的光学性质和静态存储性能,研究了 溅射气压和功率对薄膜光学性质和静态存储性能的影响．结果表明,适当的溅射气压和溅射功率可使 Ａｇ_δＩｎ＿（１４）Ｓｂ＿（５５）Ｔｅ＿（２３）相变薄膜具有较大的反射率对比度,从而提高其存储性能．