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磁控溅射的发展及应用 姓名 程凯 学号 10076149128 指导老师 李丽 内容大纲 01 02 03 04 磁控溅射简介及其工作原理 磁控溅射的特点 影响磁控溅射工艺稳定性的因素 磁控溅射的发展及应用前 景 磁控溅射简介及其工作原理 01 1.1 、磁控溅射简介 由于现代科技发展的需求，真空镀膜技术得到了 迅猛发展。真空薄膜技术可 改变工件表面性能，提高 工件的耐磨损、抗氧化、耐腐蚀等性能，延长工件使 用寿命 ，具有很高的经济价值。 磁控溅射技术 可制备 超硬膜、耐腐蚀摩擦薄膜、超导薄膜、磁性薄膜、光 学薄膜，以及各种具有特殊功能的薄膜，是一种十分 有效的薄膜沉积方法， 在工业薄膜制备领域的应用非 常广泛。 1.1 磁控溅射简介 JCP-500M3 磁控溅射沉积系统 1.1 磁控溅射简介 1.2 、磁控溅射的工作原理 ? 磁控溅射镀膜的原理如图 2 所示，溅 射靶材处于负高压电位，因此产生的电场 方向如图 2 中 E 所示。溅射靶背面是永磁 铁，产生如图中所示的磁场。电场与磁场 正交。在两极之间加上电流电压，产生 辉 光放电 现象，产生的电子在电场 E 的作用 下，飞向处于阳极位的基片，在途中 与氩 原子碰撞，使氩原子发生电离产生 Ar+ 和新 的电子， Ar+ 带正电，在电场作用下加速飞 往处于负高压的溅射靶，轰击靶材，使靶 材发生溅射，被溅射出来的靶原子飞向基 片，并最终沉积到基片上形成薄膜。 1.2 、磁控溅射的工作原理 ? Ar 原子产生的新电子，称为二 次电子。 二次电子与初始电子由于 同时受到电场力和磁场 B 的洛伦兹 力的作用，在靶材附近围绕磁力线 做螺旋运动， 因此电子的运动轨迹 大大加长，从而 与氩原子碰撞的几 率也大大增加 ， 通过碰撞产生更多 的 Ar+ 轰击靶材，从而大大提高了 溅射速率。 二次电子在 经过多次碰 撞后能量逐渐降低 ，同时逐渐远离 靶材，在电场 E 的作用下， 沉积到 基片上 ，由于此时电子的能量很低， 避免了电子轰击基片使基片的温度 升高 。 1.2 、磁控溅射的工作原理 ILC 系列连续式 ITO 导电玻璃磁控溅射镀膜生产线 2.1 、 磁控溅射技术的特点 ? 1 、 可制备成靶材的各种材料均可作为薄膜材料 ，包 括各种金属、半导体、铁磁材料，以及绝缘的氧化 物、陶瓷、聚合物等物质； ? 2 、磁控溅射 可制备多种薄膜 ，不同功能的薄膜，还 可沉积组分混合的混合物、化合物薄膜； ? 3 、磁控溅射等离子体阻抗低，从而导致了 高放电电 流 ，在约 500 Ｖ的电压下放电电流可从 1 Ａ到 100 Ａ （取决于阴极的长度）； ? 4 、成膜 速率高 ，沉积速率变化范围可从 1nm/s 到 10nm/s ； 2.1 、 磁控溅射技术的特点 ? 5 、成膜的 一致性好 ，甚至是在数米长的阴极溅射的 情况下，仍能保证膜层的一致性； ? 6 、基板温升低，受到正交电场和磁场共同作用的电 子，在能量基本耗尽时，才沉积到基片上， 避免了 基片的温度上升 ； ? 7 、溅射出来的粒子能量约为几十电子伏特，成膜较 为致密，且薄膜与基片的附着力强，薄膜的 牢固度 很强 ； ? 8 、尤其 适合大面积镀膜 ，沉积面积大膜层 比较均匀 。 2.1 、 磁控溅射技术的特点 2.1 、 磁控溅射技术的特点 磁控溅射镀膜成品展示 2.1 、 磁控溅射技术的特点 美国磁控溅射镀膜 太阳膜 影响磁控溅射工艺 稳定性的因素 3 、影响磁控溅射工艺稳定性的因素 ? 磁控溅射镀膜工艺中的薄膜厚度均匀性、薄膜 的成膜质量、溅射速率等方面的问题是实际生产中 十分关注的。影响这些工艺稳定性的因素主要有 溅 射功率、气体压力与氩气纯度、靶与基片的距离、 磁场的强度与分布、基片的温度与清洁度 等因素。 了解并掌握这些因素可以帮助快速找到故障的原因 及解决方法。 3 、影响磁控溅射工艺稳定性的因素 1 、溅射功率的影响 溅射功率的增加会提高 膜厚的均匀性、溅射速率 ， 随着溅射功率的增加，等离子体的面积增大，因此膜 层的均匀性会提高。功率的增大，能提高氩气的电离 度，增大溅射出的靶材原子数量，从而提高了溅射速 率。而这些靶原子带有很高的能量淀积到基片上，因 此能提高 靶材原子与基片的附着力和薄膜的致密度 。 从而提高了薄膜的成膜质量。但是 过高的功率 会造成 原子带有过高的能量轰击基片，二次电子也相应增多， 这都会 造成基片温度过高，会降低薄膜成膜质量与溅 射速率。 3 、影响磁控溅射工艺稳定性的因素 2 、靶基距的影响 在靶基距较小时， 薄膜质量较高、溅射速率比较 高，但膜层均匀性很差。 增大靶基距， 薄膜质量与溅 射速率会减低，膜层均匀性会提高 ，因此合适的靶基 距是保证工艺稳定性的重要因素。 3 、影响磁控溅射工艺稳定性