《真空设备讲义》PPT课件

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1、真空設備維護與保養NLVC-TYPVD廠2009.05.20目录几个镀膜参数分析真空设备常见故障与处理设备定期维护配件管理月球世界最低人造地球卫星(近地点)150我国第一颗人造地球卫星(近地点)438我国第一颗人造地球卫星(远地点)2384珠穆朗玛峰8.848壓力Torr地球半径63701Atm=7602361457.7x10-34.0x10-84.6x10-127.5x10-14对流层电离层外大气层平流层星际空间12803803844000大气压力随海拔高度的变化10-15~10-20地球高度Km一.几个镀膜参数分析就是对功率(电压/电流)﹑流量﹑压力﹑时间﹑温度﹑距离﹑形状等制成

2、参数的整合.1.1溅射率与离子入射角的关系00°90°θ1mSθm对Au,Ag,Cu,Pt影响小.;对Al,Fe,Ti,Ta影响大.结论:入射角60°~80°时,级联碰撞深度/范围合适,阻挡作用最小,轰击效果最佳,溅射率最大.θArAl靶溅射率入射角1.2沉积速率工作气压的关系343638404244464850320.150.200.250.300.350.400.450.50工作气压Pa沉积速率(um/min)结论:工作气压有一最佳值,可用溅射率为依据来选择工作气压值.1.3温度-200020040060080010000.51GeAuCuAgZnBi温度℃溅射率S溅射率与靶温度

3、的关系溅射率与靶温度有关系.靶温超过靶材升华温度,就会是“溅射与靶原子的蒸发”复合作用,溅射率陡增,沉積速率将急剧增加,膜層厚度無法控制.溅射时注意控制靶的温度,防止溅射率急剧增加现象.溅射时靶始终处于高能粒子的轰击中,粒子入射到靶后﹐1%的能量被交给了溅射出来的原子,其中75%的能量使靶加热.其余消耗在次级电子轰击工件等.溅射出靶原子其它加热靶轰击靶的粒子動能大部分轉換成熱能,使靶加热.热量的来源冷却水进冷却水出绝缘板背板阴极架屏蔽环温感线DC电源线冷却水進出管间接冷却示意图靶座靶冷却方式靶材直接冷却---水直接通到背板背面.间接冷却---水通入靶座,靠靶与背板﹑靶座的良好接触来冷

4、却.控制措施﹕冷却水的温度和流量必须严格控制,机器应设置相应的报警系统.嚴禁無水進行鍍膜作業.靶应设置温度感应装置,超过设定温度,机器自动停止溅射.Eg:VeecoIonmilling工件冷却方式蒸发镀膜,温度越高,蒸发速率越快.一定程度上,提高基片温度,可提高附着力.卷绕式蒸发镀膜机,对于经得住高温的材料,辊筒采用水冷即可,否则,得单独用制冷机冷缺.基片温度直接影响膜层的生长及特性.如:淀积钽膜时,基片温度﹤700℃时,钽膜呈四方晶格;﹥700℃时,钽膜呈体心立方晶格.反应离子镀,基片加热温度低,由于电离增加了反应物活性,故可在较低的温度下获得附着性能良好的碳化物,氮化物.若采用C

5、VD,要加热到本基1000℃左右.作ITO,基片要加热到450~550℃结论:是否加热或冷缺由实际情况而定.1.4功率与膜厚的关系半透膜:PMMA镀Ni;时间3s.结论：DCPower功率越大,,薄膜越厚,透过率越小;镀膜时间越长,薄膜越厚,透过率越小.1.5基片偏压对薄膜的影响结论:偏压溅射可提高薄膜的纯度;增加薄膜附着力;改变薄膜的结构.-10-0.104080120-1000+100160200αTaβTaTa电阻率(uΩ.cm)基片偏压(V)1~6kv100~200v工件靶-100+10αTa直流偏压溅射靶材:Ta基片温度﹤700℃时,钽膜呈四方晶格(βTa),﹥700℃时,

6、钽膜呈体心立方晶格(αTa).0-100-200-3000102103104105剩余0.25%O20.9%O2基片偏压(V)Ta电阻率(uΩ.cm)溅射气体中杂质O2含量不同时,Ta膜与偏压的关系在负偏压大于20V时,Ta膜电阻率迅速下降,表明杂质(O2)已从Ta膜中被溅射出来.而负偏压较高时,Ta膜电阻率逐渐上升,这是由于Ar+渗入Ta膜的浓度增加的结果.-201.6反应气体分压影响膜的特性0101001000100200300400αTaβTaTa2N+αTaTaN+Ta2NTaNN2的分压Ta电阻率(uΩ.cm)Ta膜特性与摻入N2量的关系镀膜方式:反应溅射靶材:Ta工作气体

7、:Ar反应气体:N2结论:改变反应气体N2和惰性气体Ar的比例,就可改变薄膜的性质.如:可使薄膜由金属变成半导体或非金属.可以用监控反应气体分压强来获得稳定膜层.0416O2(sccm)100400200300128I=2APa=1.3Pa01040N2(sccm)1004002003003020I=2APa=1.0Pa20反应气体流量对电压的影响铝靶与O2反应溅射特性铝靶与N2反应溅射特性反应气体到达某一阈值,靶上化合物的形成速度超过被溅射速度,对金属来