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5/22/2024磁控磁控溅溅射射镀镀膜系膜系统统介介绍绍报报告人：告人：张张天天伟伟 5/22/2024常用的常用的镀镀膜方法膜方法常常压压：低低压压：喷喷涂涂电镀电镀流延流延物理气相沉物理气相沉积积化学气相沉化学气相沉积积蒸蒸镀镀分子束外延分子束外延激光脉冲沉激光脉冲沉积积磁控磁控溅溅射射CVDALD5/22/2024e1Are2e3E基片溅射靶靶原子e1eAr+NNSS磁控磁控溅溅射：射：在二极在二极溅溅射射中增加一个平行于靶表面的封中增加一个平行于靶表面的封闭闭磁磁场场，借助于靶表面上形成的正交，借助于靶表面上形成的正交电电磁磁场场，把二次，把二次电电子束子束缚缚在靶表面特定区域来增在靶表面特定区域来增强强电电离效率，增加离子密度和能量，离效率，增加离子密度和能量，从而从而实现实现高速率高速率溅溅射的射的过过程。程。5/22/2024磁控磁控溅溅射的射的优优缺点缺点优优点：点：1 1）适用面广，）适用面广，对对于任何待于任何待镀镀材料，只要能作成靶材，材料，只要能作成靶材，就可以就可以实现溅实现溅射；射；2 2）溅溅射所射所获获得的薄膜于基片得的薄膜于基片结结合合较较好；好；3 3）溅溅射所射所获获得的薄膜得的薄膜纯纯度高，致密性好；度高，致密性好；4 4）溅溅射工射工艺艺可重复性好，膜厚可控制，同可重复性好，膜厚可控制，同时时可以在可以在大面大面积积基片上基片上获获得厚度均匀的薄膜。得厚度均匀的薄膜。缺点：缺点：不适用于异形面不适用于异形面镀镀膜膜基片会受到等离子体的基片会受到等离子体的辅辅照等作用而照等作用而产产生温升生温升。5/22/2024一台磁控溅射设备，按照功能划分，主要可分为以下部分水冷系水冷系统统真空系真空系统统溅溅射系射系统统气路气路5/22/2024水冷系水冷系统统：进进水管水管出水管出水管循循环泵环泵水冷机水冷机主要的冷却部位主要的冷却部位分子分子泵泵靶材靶材样样品台品台真空腔真空腔开机前必开机前必须须先开冷却水先开冷却水5/22/2024真空系真空系统统机械机械泵泵：粗抽真空，极限粗抽真空，极限1010-2-2PaPa分子分子泵泵：抽高真空，极限抽高真空，极限1010-5-5PaPa真空腔：真空腔：镀镀膜的膜的场场所所控制控制阀阀：前前级阀级阀，旁抽，旁抽阀阀，插板，插板阀阀5/22/2024真空度的划分粗真空：粗真空：1*101*105 51*101*102 2 Pa Pa 分子分子间间碰撞十分碰撞十分频频繁繁低真空：低真空：1*101*102 21*101*10-1-1 Pa Pa 分子分子间间碰撞逐碰撞逐渐渐减少减少高真空：高真空：1*101*10-1-11*101*10-6-6 Pa Pa 分子分子间间碰撞大大减少碰撞大大减少超高真空：超高真空：1*101*10-6-61*101*10-9-9 Pa Pa 几乎不存在分子几乎不存在分子间间碰撞碰撞极高真空：极高真空：1*101*10-9-9 几乎不存在分子几乎不存在分子间间碰撞碰撞5/22/2024溅溅射系射系统统靶靶安装各种靶材安装各种靶材样样品台品台放置放置镀镀膜基体，通膜基体，通常可旋常可旋转转溅溅射射电电源源直流直流电电源，射源，射频电频电源，脉冲源，脉冲电电源源5/22/2024气路气路气瓶气瓶溅溅射气体：射气体：ArAr气气反反应应气体：气体：O O2 2，N N2 2等等质质量流量量流量计计SccmSccm：标标准立方厘准立方厘米每分米每分钟钟气管气管阀门阀门5/22/2024磁控磁控溅溅射都能做什么？射都能做什么？硬硬质质膜：膜：功能膜：功能膜：智能膜：智能膜：CrOXTiN,AlTiNDLCITO,ZnOa-Si，mc-Si，CdS，CdTe各种各种纯纯金属膜：金属膜：Cu,Al,Bi,Au,AgAu-Cd,Ag-Cd,Cu-Zn,Ni-Ti5/22/2024镀镀膜膜过过程程基体准基体准备备基体基体类类型：高速型：高速钢钢和硬和硬质质合金、玻璃、合金、玻璃、SiSi、柔性集体、柔性集体基体清洗：丙基体清洗：丙酮酮、酒精、去离子水、等离子、酒精、去离子水、等离子抽真空抽真空低真空：机械低真空：机械泵泵1-10Pa1-10Pa高真空：分子高真空：分子泵泵1010-4-4PaPa镀镀膜膜射射频频：导电导电和和绝缘绝缘靶材，容易靶中毒的靶材靶材，容易靶中毒的靶材直流：直流：导电导电靶材靶材冷却冷却破真空取破真空取样样5/22/2024镀镀膜中可膜中可调调参数参数气气压压通通过过气体流量和插板气体流量和插板阀阀开启大小开启大小调节调节影响成膜速度和成膜影响成膜速度和成膜质质量量温度温度通通过样过样品台加品台加热热和水冷模和水冷模块调节块调节影响膜的影响膜的结结晶程度和晶程度和应应力水平力水平功率功率通通过过射射频电频电源和直流源和直流电电源控制器源控制器调节调节影响成膜速度和影响成膜速度和结结晶程度晶程度偏偏压压通通过过偏偏压电压电源控制器源控制器调节调节影响成膜影响成膜质质量和量和应应力水平力水平靶基距靶基距影响成膜速度和成膜影响成膜速度和成膜质质量量5/22/2024薄膜的三种生薄膜的三种生长长模式模式岛岛状生状生长长（Volmer-Weber型）型）层层状生状生长长（Frank-Van der Merwe型）型）层岛层岛复合生复合生长长（Stranski-Krastanov型）型）5/22/2024常用的分析表征方法X射射线线衍射衍射布拉格公式：布拉格公式：2dsin=n 用途用途材料的成分材料的成分材料内部原子或分材料内部原子或分子的子的结结构或形构或形态态应应力水平分析力水平分析5/22/2024扫扫描描电镜电镜：表面形貌表面形貌截面形截面形态态能能谱谱分析分析5/22/2024透射透射电镜电镜：原子：原子级级分辨率分辨率结结晶状晶状态态晶面晶面间间距距结结晶取向晶取向5/22/2024其他表征方法其他表征方法划痕划痕仪仪结结合力、硬度合力、硬度纳纳米米压压入入显显微硬度、微硬度、应应力力-应变应变曲曲线线Raman（拉曼）（拉曼）键键型、型、应应力状力状态态、元素比例、元素比例XPS（X射射线线光光电电子能子能谱谱）键键能能测测量，成分分析、元素比例定性半定量量，成分分析、元素比例定性半定量Auger（俄歇）（俄歇）成分分析、比例定量、深度剖析成分分析、比例定量、深度剖析5/22/2024