磁控溅射镀膜技术1

低温实验

磁控溅射镀膜技术的 基本概念与应用(学习班讲稿)报告人：范垂祯 2004年6月

一、引言

荷能粒子(例如氩离子)轰击固体表面，引起表面各种粒子，如原子、分子 或团束从该物体表面逸出的现象称“溅 射”。在磁控溅射镀膜中，通常是应用 氩气电离产生的正离子轰击固体(靶), 溅出的中性原子沉积到基片(工件)上， 形成膜层，磁控溅射镀膜具有“低温” 和“快速”两大特点。

1、溅射镀膜技术是真空镀膜技术中应用 最广的正在不断发展的技术之一

2、发展概况(1) 1842年Grove发现阴极溅射现象 1877年将二极溅射技术用于镀制反射镜。 二十世纪三十年代采用二极溅射技术镀 制金膜作为导电底层 以后出现射频溅射、三极溅射和磁控溅 射。

2、发展概况(2) 1936年和1940年Penning相继发明圆柱和 圆筒磁控溅射阴极。-- Penning放电、 Penning规、Penning离子源相继出现 1963年美国贝尔实验室采用10米的连续 溅射镀膜装置镀制集成电路的鉭膜，首 次实现溅射镀膜产业化。 1970年圆柱磁控溅射阴极获得工业应用

2、发展概况(3) 1980年前后,提出脉冲单靶磁控溅射、中 频单靶磁控溅射，发展为中频双靶磁控溅 射。 双靶磁控溅射(Dual Magnetron Sputtering)的方法的最早专利是 Kirchhoff 等1986年申请的 工 业 上 ， 德 国 Leybold 的 孪 生 靶 ( TwinMag® ) 系 统 是 其 典 型 代 表 , 已 于 1994年正式投入生产。

2、发展概况(4) 1986年Window发明了非平衡溅射 (Closed-fied unbalanced magnetron spattering, CFUMS),有广阔的应用前景

3、国内发展情况 1982年以后，范毓殿、王怡德及李云奇 等先后发表了有关平面磁控溅射靶设计 方面的论文报告 1985年后，各类小型平面磁控溅射镀膜 机问世 1995-1996年豪威公司采用国外先进技术 和材料研制出大型ITO磁控溅射镀膜系统 (含射频溅射制备二氧化硅膜的装置和功 能)

1996年沈阳真空技术研究所研制出大型 ITO磁控溅射镀膜镀膜系统 1997年豪威公司开展中频双靶反应溅射 制备二氧化硅膜工艺与设备研究。 1999年豪威公司与清华大学合作在国际 上首次研制成功中频双靶反应溅射制备 二氧化硅膜与氧化铟锡膜在线联镀装置 投入生产。 1999年北京仪器厂设计中频反应磁控溅 射双靶

2000年和2001年豪威公司先后研制出两 条新的大型中频双靶反应溅射制备二氧 化硅膜与氧化铟锡膜在线联镀装置并投 入生产. 2002年豪威公司在国内首次引进PEM控 制系统,自行安装调试,成功的应用于多层 光学膜的研发工作中.

二、气体放电某些特性在一般的溅射装置中，在真空室内辉

光放电形 成并加速正离子，应熟悉气体放的某些电特性 1、辉光放电巴刑曲线--绝缘间隙的选取

放电气体压力P与电极之间距离d的乘积p.d对 辉光放电压U的影响，相对应的曲线称巴刑曲线， 该曲线所展示的规律称巴刑定律