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《磁控溅射薄膜沉积速率的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷第4期西安工业学院学报Vol125No142005年8月JOURNALOFXIpANINSTITUTEOFTECHNOLOGYAug.2005文章编号:100025714(2005)042307204X磁控溅射薄膜沉积速率的研究1,211惠迎雪,杭凌侠,徐均琪(1.西安工业学院光电工程学院,西安710032;2.西北工业大学)摘要:沉积速率是影响薄膜性能的重要参数,直接影响着薄膜质量的优劣.本文采用磁控溅射方法,在玻璃基底上沉积钛膜.通过对比研究了平衡磁控溅射和非平衡磁控溅射两种工作模式下,靶基
2、距、氩气流量等工艺参数对沉积速率的影响,同时测试了非平衡磁控溅射线圈励磁电流大小变化对薄膜沉积速率的影响.结果表明:磁控溅射源以非平衡模式工作时,线圈励磁电流在60～180A范围内,沉积速率随励磁电流的调整而变化;磁控溅射薄膜沉积速率随靶基距的增大而下降;相同工艺条件下,非平衡模式下薄膜沉积速率高于平衡模式,且更易受到氩气流量变化的影响.关键词:磁控溅射;非平衡磁控溅射;沉积速率;工艺参数中图号:O484.4文献标识码:A沉积速率是影响薄膜性能和镀膜设备性能的[5]种功能薄膜.本文对MS和UBMS两种工
3、作模式重要因素.它的大小直接影响薄膜的许多性能,如下薄膜沉积速率进行系统的研究,采用磁控溅射在牢固度、薄膜应力、电阻率、薄膜硬度、表面光洁度、玻璃基底上制备钛膜,研究了线圈励磁电流、靶基[1]表面形貌以及薄膜的微观结构等,对沉积速率的距和气体流量等工艺参数对沉积速率的关系,得出研究是了解镀膜设备工作特性的主要内容.了一些有意义的结论.在实际的镀膜过程中,沉积速率可能与许多因1镀膜设备素有关,如靶功率、靶基距、工作气压等.对于磁控溅射镀膜来说,提高溅射镀膜速率的关键在于如何实验在白俄罗斯By-700型非平
4、衡磁控溅射镀提高等离子体的密度或电离度,以降低气体放电的膜机上进行,图1为实验装置的系统结构图.磁控阻抗,从而在相同的放电功率下获得更大的电流,溅射沉积系统由一个磁控溅射靶和一个激励电流也就是获得更多的离子轰击靶材.而提高等离子体可调的电磁线圈构成.当电磁线圈不工作时,溅射的密度或电离度的关键在于如何充分的利用电子系统工作在平衡模式,当电磁线圈通上一定的电流的能量,使其最大限度的用于电离.非平衡磁控溅时,从靶面穿出的磁通量不等于穿入的磁通量,溅射(unbalancedmagnetronsputterin
5、g,UBMS)技术作为射系统工作在非平衡模式下,电磁线圈的激励电流一种新型的技术,通过附加的磁场,使阴极靶面的在0～180A之间,所以等离子体的空间分布是可等离子体状态发生较大改变,从而不仅具有普通磁以调节的.控溅射(magnetronsputtering,MS)过程稳定、控制方实验所用的磁控溅射靶电源为恒流源,其最大便和大面积膜厚均匀性的特点,而且克服了基片附功率为10kW,靶面尺寸为480mm×480mm,靶材近离子密度小的缺点,容易获得附着力好、致密度为金属Ti.靶面永磁体产生的水平磁感应强度值在
6、[2～4]高的薄膜,又避免了过高的内应力.目前,这种溅射跑道区为40～60mT.由于实验中放电会引起技术已经被广泛用来镀制Ti、TiN、MoS2、DLC等多气压波动,可以通过控制气体流量的稳定性,使之X收稿日期:2005204210作者简介:惠迎雪(1974-),男,西安工业学院助教,博士研究生,主要研究方向为薄膜技术、光电功能材料.©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.3西安工业学院学报第0825卷涉,产生了明暗相
7、间的平行条纹,如图2所示,这时光在薄膜上的干涉就能反映出薄膜形状上的变化了.根据条纹间距L和薄膜台阶处条纹发生的位移ΔL以及单色光的波长λ,并参照劈尖干涉的有[6]关结论,可得膜厚d与它们的关系d=ΔL×λ/2L实验中采用的是光源波长为0.54μm.为了保证测量的准确,可在薄膜上多选几点进行测量,然后再求其均值.图1非平衡磁控溅射系统结构图Fig.1Structureofunbalanced4实验结果和讨论megnetronsputteringsystem4.1励磁线圈电流对沉积速率的影响保持确定的数值
8、,采用先启辉,然后调节溅射靶电流达到要求数值,再调节非平衡磁场激励电流的顺保持靶基距145mm,靶电流9A,在60～180A序,使系统达到稳定工作状态.范围内调节线圈励磁电流,可以得到非平衡磁控溅射模式下,沉积速率随励磁电流的变化曲线,如图2薄膜制备3所示.实验的内容主要是考查磁两种不同的磁控溅射工作模式下各工艺参数对沉积速率的影响.实验-3中本底真空为5×10Pa时,工作气体为氩气,工-1作真空度为2.2×10Pa,真空度和气体流量分别由
