磁控溅射镀膜实验报告

大面积磁控溅射工艺

1、介绍

在玻璃或卷材上制备的用于建筑、汽车、显示器和太阳能应用的光学多层膜是利用反应磁控溅射以具有可重复的稳定的高沉积率进行生产的。在整个基底宽度上的良好膜厚均匀性和适当的工艺长期稳定性是为了满足生产要求所必须的。动态沉积率（镀膜机的生产率），膜的化学成分和工艺稳定性（包括膜厚分布的临界参数和起弧行为）都需要使用对于大面积光学镀膜的先进的工艺稳定技术。这意味着对于研制的高要求存在于大面积反应磁控溅射工艺。对于把在实验室条件下开发的工艺转移到大规模工业镀膜机这个过程存在着很大的风险性。为了克服这个升级问题，研制生产安装了一台工业规模试验型设备。该设备可以处理的基底宽达到3.2m。

除了对于反应溅射的工艺稳定性方面的简单的介绍外，本文还包括了一个对于我们这台用于磁控溅射研究和开发的工业规模实验型镀膜机的介绍。这将使用关于在该设备中获得的氧化锌和二氧化钛工艺的改善的结果来进行说明。

2、反应溅射的工艺稳定性

反应溅射工艺是以滞后现象作为表征的。自稳定工作点只存在于金属模式和反应模式。存在的自稳定范围必须扩大到过渡范围以保证工业镀膜设备的生产运作。下面将介绍等离子体发射控制器的在这方面的使用。

篇一：磁控溅射镀膜实验报告 近代物理实验 磁控溅射镀膜

宋爽 核12 2011011723 指导老师：王合英 2013-5-24 【摘要】

本实验根据气体辉光放电和磁场约束电子运动的原理，运用真空系统和磁控溅射镀膜技术，测量了基片加热温度和真空度变化的关系，溅射气压、溅射功率和溅射速率的关系，并在载玻片上镀上了铜膜。

关键词：磁控溅射镀膜，辉光放电，溅射速率，溅射气压、溅射功率 一． 前言

当今信息社会，众多通讯机器的心脏部分，离不开以薄膜技术为基础而制作的元器件、电子回路、集成电路等。磁控溅射镀膜是目前应用最为广泛的薄膜制备方法之一。

磁控溅射技术是在普通的溅射技术基础上发展起来的。溅射是近年来在真空镀膜中得到广泛应用的一种 成膜方法。

溅射法是利用高能离子（电场加速正离子，由电极间工作气体在强电场作用下电离产生）高速冲击负极溅射材料表面，发生碰撞。由于高能离子的能量大于靶材原子表面结合能，从而使靶材表面的原子或分子等得到入射离子的能量，逐渐溢出表面形成溅射。溅射镀膜就是基于荷能离子轰击靶材时的溅射效应，整个过程都是建立在辉光放电的基础上，即溅射离子都来源于气体放电。

而磁控溅射技术工作原理如图1所示： 图1 磁控溅射原理

就是在

篇一：磁控溅射镀膜实验报告 近代物理实验 磁控溅射镀膜

宋爽 核12 2011011723 指导老师：王合英 2013-5-24 【摘要】

本实验根据气体辉光放电和磁场约束电子运动的原理，运用真空系统和磁控溅射镀膜技术，测量了基片加热温度和真空度变化的关系，溅射气压、溅射功率和溅射速率的关系，并在载玻片上镀上了铜膜。

关键词：磁控溅射镀膜，辉光放电，溅射速率，溅射气压、溅射功率 一． 前言

当今信息社会，众多通讯机器的心脏部分，离不开以薄膜技术为基础而制作的元器件、电子回路、集成电路等。磁控溅射镀膜是目前应用最为广泛的薄膜制备方法之一。

磁控溅射技术是在普通的溅射技术基础上发展起来的。溅射是近年来在真空镀膜中得到广泛应用的一种 成膜方法。

溅射法是利用高能离子（电场加速正离子，由电极间工作气体在强电场作用下电离产生）高速冲击负极溅射材料表面，发生碰撞。由于高能离子的能量大于靶材原子表面结合能，从而使靶材表面的原子或分子等得到入射离子的能量，逐渐溢出表面形成溅射。溅射镀膜就是基于荷能离子轰击靶材时的溅射效应，整个过程都是建立在辉光放电的基础上，即溅射离子都来源于气体放电。

而磁控溅射技术工作原理如图1所示： 图1 磁控溅射原理

就是在

磁控溅射镀膜的简介及其实际操作

作者：徐超群

作者单位：乐山师范学院物理与电子工程系

【摘要】溅射技术的最新成就之一是磁控溅射。对于二级溅射、偏压溅射、三级或四级溅射和射频溅射而 言。它们的缺点是沉积速率较低，特别是阴极溅射。因为它们在放电过程中只有大约0.3~0.5%的 气体分子被电离。为了在低气压下进行高速溅射，必须有效的提高气体的离化率。由于在磁控溅 射中引入了正交电磁场使离化率提高到5~6%。于是溅射速率比三级溅射提高10倍左右，对许多 材料，溅射速率达到了电子束蒸发的水平。

【关键字】溅射 电子 电场 磁场 高速

1.磁控溅射的工作原理：

电子e在电厂E的作用下在飞向基板的过程中与Ar原子发生碰撞使其电离Ar和一个新的电子e，电子飞向基片，Ar在电场的作用下加速飞向阴极靶，并以高能能量轰击靶表面使靶材发生溅射，在溅射粒子中，中性的靶原子或分子则由于不显电性而直接沉积在基片上形成薄膜。二次电子e一旦离开了靶面，就会同时受到电场和磁场的作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做

目录

中文摘要............................................................... 1 Abstract............................................................... 2 1 绪论................................................................ 4

1.1 磁控溅射镀膜的现状与发展趋势 ................................... 4 1.2 磁控溅射镀膜的原理 ............................................. 4 1.3 设计的主要内容 ................................................. 4

1.3.1 PLC自动化程序控制 ....................................... 4 1.3.2 上位机组态................................................ 5

2 控制

磁控溅射镀膜的简介及其实际操作

作者：徐超群

作者单位：乐山师范学院物理与电子工程系

【摘要】溅射技术的最新成就之一是磁控溅射。对于二级溅射、偏压溅射、三级或四级溅射和射频溅射而 言。它们的缺点是沉积速率较低，特别是阴极溅射。因为它们在放电过程中只有大约0.3~0.5%的 气体分子被电离。为了在低气压下进行高速溅射，必须有效的提高气体的离化率。由于在磁控溅 射中引入了正交电磁场使离化率提高到5~6%。于是溅射速率比三级溅射提高10倍左右，对许多 材料，溅射速率达到了电子束蒸发的水平。

【关键字】溅射 电子 电场 磁场 高速

1.磁控溅射的工作原理：

电子e在电厂E的作用下在飞向基板的过程中与Ar原子发生碰撞使其电离Ar和一个新的电子e，电子飞向基片，Ar在电场的作用下加速飞向阴极靶，并以高能能量轰击靶表面使靶材发生溅射，在溅射粒子中，中性的靶原子或分子则由于不显电性而直接沉积在基片上形成薄膜。二次电子e一旦离开了靶面，就会同时受到电场和磁场的作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备ZnO薄膜。利用X射线衍射仪、原子力显微镜,分析了ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌。结果表明：所制备的ZnO薄膜是具有(002)晶面择优生长的多晶薄膜。溅射气压为0.3Pa时,薄膜的晶粒尺寸较大,结晶度提高。

第3 2卷第 1期21年 3月 01

渤海大学学报 (自然科学版 )Junl f oa U i ri ( aua S i c dt n o ra o h i n es y N trl c neE io ) B v t e i

Vo . 3 No. 1 I 2 M aF 2 1 l . 01

溅射气压对射频磁控溅射制备 Z O薄膜结构的影响 n

赵梦遥，李明标(海大学数理学院，辽宁锦州 1 1 1 )渤 20 3

摘要：采用射频磁控射技术在玻璃衬底上制备 Z O薄膜。利用 x射线衍射仪、 n原子力显微镜，分析了 Z O薄膜的晶体结构和表面形貌。结果表明： n所制备的 Z O薄膜是具有 n(0 )面择优生长的多晶薄膜。溅射气压为 0 3 a时，薄膜的晶粒尺寸较大，结晶度提 02晶 .P高。

关键词：射频磁控溅射；Z O薄膜；溅射气压 n中图分类号： 4 4 0 8文献标识码： A文章编号：6 3— 5 9 2

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备ZnO薄膜。利用X射线衍射仪、原子力显微镜,分析了ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌。结果表明：所制备的ZnO薄膜是具有(002)晶面择优生长的多晶薄膜。溅射气压为0.3Pa时,薄膜的晶粒尺寸较大,结晶度提高。

第3 2卷第 1期21年 3月 01

渤海大学学报 (自然科学版 )Junl f oa U i ri ( aua S i c dt n o ra o h i n es y N trl c neE io ) B v t e i

Vo . 3 No. 1 I 2 M aF 2 1 l . 01

溅射气压对射频磁控溅射制备 Z O薄膜结构的影响 n

赵梦遥，李明标(海大学数理学院，辽宁锦州 1 1 1 )渤 20 3

摘要：采用射频磁控射技术在玻璃衬底上制备 Z O薄膜。利用 x射线衍射仪、 n原子力显微镜，分析了 Z O薄膜的晶体结构和表面形貌。结果表明： n所制备的 Z O薄膜是具有 n(0 )面择优生长的多晶薄膜。溅射气压为 0 3 a时，薄膜的晶粒尺寸较大，结晶度提 02晶 .P高。

关键词：射频磁控溅射；Z O薄膜；溅射气压 n中图分类号： 4 4 0 8文献标识码： A文章编号：6 3— 5 9 2

溅身踱膜及其与落发镀膜的物理过程比较

南京工学院

陈国平

摘

要厂

本文从溅射镀膜与蒸发镀膜的物理过程的比较分机包氛沉积粒子的产生过程,次迁移立程士汉成膜过程,

说明溅身榷膜的

特点及导致溅射镀膜工艺近年来迅速发展的原因··

。

溅射现象早在上个世纪中叶就为

。

二

年所发现

,

但是运用于录溅制造与溅射与蒸发这两种工艺进行。,

了长期的竞争本世纪六十年代以来

由于在真空

技衣高纯材料尤其是金夙半导认情性气体射镀膜工艺在沉积膜层的粘附力,。

超高真空—以及单晶材制

料

泊勺应用等方面的进展使得溅备技术和各种放电类型在溅射镀膜止

,

致密性和均匀性,

,

工艺条件的重

覆性加刚垄性膜层材料广泛澎圣的可能性性等方面都显示出比之蒸

以及应用范围的广泛,

膜工艺来得优越揪凳

因而近年来得到迅

速的发风

本文从溅身灌膜与蒸发镀膜的物理过程的比较分析

,

说明溅射

镜膜的特点及导致溅射镀膜工艺近年来迅速发展的原田

。

、沉积粒子的产生过程尤

粒子的能量……

蒸发就是产生气化的过讯从液态汽化或固态升华所产生的粒子

原子

只具有较代的热运动动能

,

在通常的蒸脚昆度下

,

其值

约为。

…

。。

电子优

。

浓射是以动量粉运为墓孔的子产生碰撞,

。

具有较高能量的入射离子与靶原

通过动介的传递

,

使某些靶原子获得一赵心动能后飞,

溅脱离靶似因此

溅身踱膜及其与落发镀膜的物理过程比较

南京工学院

陈国平

摘

要厂

本文从溅射镀膜与蒸发镀膜的物理过程的比较分机包氛沉积粒子的产生过程,次迁移立程士汉成膜过程,

说明溅身榷膜的

特点及导致溅射镀膜工艺近年来迅速发展的原因··

。

溅射现象早在上个世纪中叶就为

。

二

年所发现

,

但是运用于录溅制造与溅射与蒸发这两种工艺进行。,

了长期的竞争本世纪六十年代以来

由于在真空

技衣高纯材料尤其是金夙半导认情性气体射镀膜工艺在沉积膜层的粘附力,。

超高真空—以及单晶材制

料

泊勺应用等方面的进展使得溅备技术和各种放电类型在溅射镀膜止

,

致密性和均匀性,

,

工艺条件的重

覆性加刚垄性膜层材料广泛澎圣的可能性性等方面都显示出比之蒸

以及应用范围的广泛,

膜工艺来得优越揪凳

因而近年来得到迅

速的发风

本文从溅身灌膜与蒸发镀膜的物理过程的比较分析

,

说明溅射

镜膜的特点及导致溅射镀膜工艺近年来迅速发展的原田

。

、沉积粒子的产生过程尤

粒子的能量……

蒸发就是产生气化的过讯从液态汽化或固态升华所产生的粒子

原子

只具有较代的热运动动能

,

在通常的蒸脚昆度下

,

其值

约为。

…

。。

电子优

。

浓射是以动量粉运为墓孔的子产生碰撞,

。

具有较高能量的入射离子与靶原

通过动介的传递

,

使某些靶原子获得一赵心动能后飞,

溅脱离靶似因此