磁控溅射靶材中毒
浅谈磁控溅射镀膜工艺中的反应溅射
浅谈磁控溅射镀膜工艺中的反应溅射信义玻璃（天津）有限公司陈大伟摘要：本文介绍了磁控溅射镀膜工艺、磁控溅射设备、非反应溅射与反应溅射：反应溅射是一个非常复杂的过程。
重点对反应溅射中的“直流氧化溅射”、“阳极消失效应”、“靶材中毒现象”、“磁滞效应现象”、“金属模式”、“过渡模式”、“反应模式”、“反应溅射磁滞效应特征曲线”进行分析。
在生产过程中，掌握反应溅射工艺的特点，合理控制溅射过程中的工艺参数，准确判断溅射工艺中的异常现象，利用有效的手段进行调整，才能达到高效的溅射速率以及高质量的膜层性能，防止不良溅射现象的出现。
0引言磁控溅射镀膜是目前离线镀膜玻璃生产最重要的方式之一.其生产溅射工艺非常复杂.其中包含直流和交流溅射的控制模式，平面阴极、旋转阴极的溅射设备，惰性和反应的工作气体以及适当的低气压环境等方面。
在生产过程中不同的磁控阴极、材料、气氛等又会有不同的工艺控制模式，其中包含非反应溅射以及反应溅射，而反应溅射中又涉及到靶材溅射的金属模式、磁滞效应、中毒模型等，这些均会影响到膜层组分、溅射效率、成膜质量及性能等方面。
在实际的生产过程中.掌握磁控溅射工艺的特点，合理控制溅射过程中的工艺参数，准确判断溅射工艺中的异常现象并做出及时的处理.对最终高质量高效率成膜控制具有重大意义。
1磁控溅射简介1.1溅射工艺磁控溅射是物理气相沉积（PVD）的一种，是一种十分有效的薄膜沉积方法。
上世纪70年代广泛发展起来的磁控阴极溅射法可以在玻璃上沉积出高质量的用于控制光线和太阳能的膜层。
简单地讲，就是在磁场约束及增强下的等离子体中的工作气体离子，在阴极电场的加速下，轰击刻蚀阴极上的靶材，使材料源的离子从靶材表面上脱离崩射出来，然后沉积附着在基片上。
溅射镀膜过程是将基片置-4-于有特殊设计的阴极和工作气体的真空腔室中来实现的，在阴极上施加负电压，当真空腔体内达到适当的条件进行等离子体辉光放电（图1）。
带正电的气体离子受到带负电的阴极靶材表面的吸引，正原子对负电位的靶材的撞击非常强烈，使得靶材上的原子从表面崩射出来并沉积在玻璃上，从而形成一层原子依次排列的薄膜（图2）。
ITO靶材的毒化机理研究现状
１５ 升 温速 率对 Ｉ Ｏ靶 材影 响 ． Ｔ
时。随着保温时间增加 ， 靶材的密度先增加后 降低 ，
在保 温 １５ｈ时相对 密度 达 到 最 大值 。这 可 能是 由 ． 于保 温 时 间过 短 时 闭 孑 数量 较 多 ， Ｌ 使得 烧 结 试 样 密 度 较 低 。随着 保温 时 间延 长 ， 结 体 缓 慢 收缩 ， 孔 烧 小 逐渐 消失 ， 隙数 量减 少 ， 孔 密度 增 大 。 当保 温 时 间超 过 １５ｈ时 ， 度 开 始 下 降 ， 可 能 是 由 于 在 １６０ ． 密 这 ０
在高温下发生 反应分 解。若在烧 结气 氛 中加入 臭 氧， 就能缓解 Ｓ Ｏ 分解 。 ｎ２
１ ３ 烧结 温 度对 Ｉ Ｏ靶 材 影响 ． Ｔ
实验表 明 【 ， 结 温 度 对 Ｉ Ｏ靶 材 密 度 的影 响 烧 Ｔ 很大 ， 相对 密度 随着 温度 的升高 而 增 大 ， 而 影 响 到 从 靶 材 的毒化 时 间 。温 度 为 １０ ０ｃ 对应 的密 度 达 ０ Ｃ时
结时质点迁移距离较短 ， 因而烧结体相对密度提高。 此 外 ， 坯 中的气 孔对烧 结 体具 有 较大 的影 响 ， 大 压 较
尺 寸气 孔 的存 在 一 方 面加 大 颗 粒 扩 散距 离 ， 一 方 另 面减 小气 孑 收缩 的推动 力 ， 而不利 于烧 结致 密 化 。 Ｌ 因 因此 ， 形压 力 较 小 时 ， 坯 的密 度 小 ， 气 孔 直 径 成 压 且
１ １ Ｉ Ｏ粉体 中添加 Ｐ Ａ对 Ｉ Ｏ靶材 的影 响 ． Ｔ Ｖ Ｔ 王弱 Ｊ 的研 究 发 现 ： Ｖ 添 加 越 多 ， 坯 越 易 Ｐ Ａ 素 脱模 。 １０ ． ％的 Ｐ Ａ获 得 的靶 材 最 致 密 。 Ｐ Ｖ ＶＡ为 ０５ ．％时 ， 素坯 外 沿 部分 颜 色 较 中心 浅 ， 明压 力 损 说 失导 致 坯 体 内外 存 在 较 大 密 度 差 。 Ｐ ＶＡ 为 １０ ．％ 时， 素坯 无 明显 色差 ， 明坯 体密 度分 布 平均 。Ｐ 表 ＶＡ
磁控溅射原理
百科名片磁控溅射原理：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。
二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上。
磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。
电子的归宿不仅仅是基片，真空室内壁及靶源阳极也是电子归宿。
但一般基片与真空室及阳极在同一电势。
磁场与电场的交互作用（ E X B drift）使单个电子轨迹呈三维螺旋状，而不是仅仅在靶面圆周运动。
至于靶面圆周型的溅射轮廓，那是靶源磁场磁力线呈圆周形状形状。
磁力线分布方向不同会对成膜有很大关系。
在E X B shift机理下工作的不光磁控溅射，多弧镀靶源，离子源，等离子源等都在次原理下工作。
所不同的是电场方向，电压电流大小而已。
磁控溅射的基本原理是利用 Ar一02混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。
磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。
该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。
磁控溅射(magnetron-sputtering)是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。
磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。
当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。
磁控溅射法的工作原理
(R, A)n1MnnO3n+1
二、锰氧化物的结构及其庞磁电阻效应
1.钙钛矿锰氧化物基本的晶格
一般泛指的锰氧化物(Manganites)是基于钙钛矿结构来说 的，它的通式可以写为：(R, A)n1MnnO3n+1(其中R 为稀土元素, A 为碱土元素) ，通常也称作Ruddlesden-Popper(RP)相。在 RP化合物中，“n”代表MnO6 八面体顺着晶体[001]方向堆 垛的层数。如图1所示，单层 n = 1 的(R,A)2 MnO4化合物具有 二维的K2NiF4 结构，由一层MnO6八面体层和一层(R/A，O）交替 堆垛组成。n =2的双层(R,A)3Mn2O7和n = 3的三层(R,A)4Mn3O10化合 物分别有两层MnO6 八面体和三层 MnO6八面体与一层 (R/A，O）交 替堆垛组成。n =∞的化合物 (R,A)MnO3 具有无穷层的三维钙钛 矿结构。其中结构为(R,A)Mn2O7和 (R,A)MnO3的部分化合物表现出 CMR效应。
极化度 、电场E、诱导偶极矩m三者之间的关系:
E
拉曼和红外是否活性判别规则: (1) 相互排斥规则: 凡具有对称中心的分子，具
有红外活性(跃迁是允许)，则其拉曼是非活性(跃迁是 禁阻)的;反之，若该分子的振动对拉曼是活性的，则 其红外就是非活性的。
层状晶格图形如下
2. CMR效应 CMR效应存在于钙钦矿结构的掺杂锰氧化物中。不
同于GMR和TMR依赖于人工制备的纳米结构，钙钦矿锰 氧化物的CMR效应是大块材料的体效应。由于其磁电 阻值特别巨大，为了区别于金属多层膜中的GMR效应， 人们将这种钙钦矿结构中的磁电阻效应冠之以超大磁 电阻效应(eolossalMagnetoresistanee)，简称CMR效 应。CMR的一个显著特征是在磁相变的同时伴随着金 属到绝缘态的转变，并且磁电阻的陡然变化通常发生 在居里点()附近，一旦温度偏离居里点，磁电阻迅速 下降。这种极大的磁电阻效应实际上暗示了锰氧化物 材料中自旋一电荷间存在着强烈的关联性。现在己经 确认，锰氧化物具有电子的强关联特性，其CMR机理， 与铜氧化物的高温超导电性是一样的，是多电子强关 联系统中十分有趣和困难的问题。
溅射
关于溅射发布时间：2010-4-28溅射一、溅射的基本内容：1、定义：所谓溅射，就是这充满腔室的工艺气体在高电压的作用下，形成气体等离子体（辉光放电），其中的阳离子在电场力作用下高速向靶材冲击，阳离子和靶材进行能量交换，使靶材原子获得足够的能量从靶材表面逸出（其中逸出的还可能包含靶材离子）。
这一整个的动力学过程，就叫做溅射。
入射离子轰击靶面时，将其部分能量传输给表层晶格原子，引起靶材中原子的运动。
有的原子获得能量后从晶格处移位，并克服了表面势垒直接发生溅射；有的不能脱离晶格的束缚，只能在原位做振动并波及周围原子，结果使靶的温度升高；而有的原子获得足够大的能量后产生一次反冲，将其临近的原子碰撞移位，反冲继续下去产生高次反冲，这一过程称为级联碰撞。
级联碰撞的结果是部分原子达到表面，克服势垒逸出，这就形成了级联溅射，这就是溅射机理。
当级联碰撞范围内反冲原子密度不高时，动态反冲原子彼此间的碰撞可以忽略，这就是线性级联碰撞2、溅射的四要素：①：靶材物质②：电磁场③：底物④：一整套完整配备的镀膜设备3、溅射收益：3.1、离子每一次撞击靶材时，靶材所释放出的靶材原子。
3.2、影响溅射收益的因素：①：等离子体中离子动能②：入射离子的入射角度3.3、最大溅射收益的决定因素：①：入射角度在45°-50°左右②：取决于靶材物质3.4、入射角度的影响因素①：由电场决定②：靶材表面于入射源的相对角度4、溅射率：4.1、定义：每单位时间内靶材物质所释放出的原子个数4.2、溅射率的影响因素①：离子动能（取决于电源电压和气体压力）②：等离子密度（取决于气体压力和电流）4.3、统计学公式：Rs(统计学)=d/t。
注：溅射原子溢出角度大部分在0~10度之间，因此在腔室内所有区域都可能被镀上一层膜，久之会产生污染。
所以真空溅射腔室内必须进行定期清洁。
二、溅射种类：1、反应溅射：氧化物，氮化物作为沉积物质现象：①：靶材分子分裂，其于工艺气体离子发生反应，形成化合物②：膜层性能改变③：靶材有可能中毒2、二极溅射（见下图）：二极溅射是一种经典的标准溅射技术，其中等离子体和电子均只沿着电场方向运动。
薄膜的制备及其特性测试
图1 双靶反应磁控溅射原理图 如图，双靶法同时安装两块靶材互为阴阳极进行轮回溅射镀膜 如图，
1.4、射频反应磁控溅射 1.4、
在一定气压下，在阴阳极之间施加交流电压，当其频率 增高到射频频率时即可产生稳定的射频辉光放电。射频辉光 放电在辉光放电空间中电子震荡足以产生电离碰撞的能量， 所以减小了放电对二次电子的依赖，并且能有效降低击穿电 压。射频电压可以穿过任何种类的阻抗，所以电极就不再要 求是导电体，可以溅射任何材料，因此射频辉光放电广泛用 于介质的溅射。频率在5～30MHz都称为射频频率。
透光率是透明薄膜的一项非常重要的光学性能指标， 透光率是透明薄膜的一项非常重要的光学性能指标，透光 率是指以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示， 率是指以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示，在 测试中采用相对测量原理，将通过透明薄膜的光通量记为T2 T2， 测试中采用相对测量原理，将通过透明薄膜的光通量记为T2，在没 有放入透明薄膜的光通量记为T1 那么薄膜的透光率为： T1， 有放入透明薄膜的光通量记为T1，那么薄膜的透光率为： Tt =T2/T1⊆ 其中，T1，T2均为测量相对值 均为测量相对值） =T2/T1⊆100% （其中，T1，T2均为测量相对值） 一般用来测量透过率的仪器有透过率雾度测试仪和分光光 度计法， 度计法，其原理图分别如下
1.5、化学气相沉积(CVD)法 (CVD) 1.5、化学气相沉积(CVD)法
化学气相沉积是一种化学气相生长法，简称CVD(Chemical V apor Deposition)技术。这种技术是把含有构成薄膜元素的一种 或几种化合物质气体供给基片，利用加热等离子体、紫外光乃至 激光等能源，借助气体在基片表面的化学反应(热分解或化学合 成)生成要求的薄膜。例如下图是利用化学气相沉淀法制备ITO的 原理结构图
磁控溅射镀膜原理及工艺
磁控溅射镀膜原理及工艺扌商要：真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术，在现实生产生活中有着广泛的 应用。
真空镀膜技术有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。
这里主要讲一下由溅射镀膜技术发展来的嫌控溅射镀膜的原理及相应工艺的研究。
关键i 司：溅射；溅射变量；工作气压：沉积率。
绪论溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生 产。
常用二极溅射设备如右图。
通常将欲沉积的材料制成板材-靶，固定在阴 极上。
基片置于正对靶而的阳极上，距靶一定距离。
系统抽至高真空E 充入（10〜1）帕的气体（通常 为氫气），在阴极和阳极间如几千伏电压，两极间 即产生辉光放电。
放电产生的正离子在电场作用下 飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶而逸出 的靶原子称为溅射原子，其能量在1至几十电子伏 范围内。
溅射原子在基片表面沉积成膜。
其中磁控 溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。
它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装 置性能稳定、操作控制方便等优点，成为镀膜工业 应用领域（特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、 柔性基材卷绕镀等对大而积的均匀性有特别苛刻 要求的连续镀膜场合）的首选方案。
1磁控溅射原理溅射属于PDV （物理气相沉积）三种基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀（空心阴极离子 镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀）中的一种。
礁控溅射的工作原理是指电子在电场E 的作用下，在飞向基片过程中与氮原子发生碰撞， 使其电离产生出Ar 正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar 正离子在电场作用下加速飞向阴极 靶，并以高能量轰击靶表而，使靶材发生溅射。
在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基 片上形成萍膜，而产生的二次电子会受到电场和礁场作用，产生E （电场）XB （磁场）所指的 方向漂移，简称EXB 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 形式在靶表而做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区 域内，并且在该区域中电离出大量的Ar 正离子来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。
Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟
Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟杨沐晖;夏建业;郭廷伟;黄健【摘要】研究了双层Al-AlN吸收层加减反射层结构膜系,并对这种结构膜系涂层性能进行分析和模拟,在模拟得到单层Al-AlN层的膜厚和填充因子基础上,工艺优化制备得到的Al-AlN选择性吸收涂层吸收率达到0.942,100℃发射率为0.044,聚光比为1条件下,光热转换效率为0.89.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2012(000)017【总页数】3页(P37-39)【关键词】Al-AlN;选择性吸收涂层;填充因子;吸收率;发射率【作者】杨沐晖;夏建业;郭廷伟;黄健【作者单位】常州博士新能源科技有限公司;常州博士新能源科技有限公司;常州龙腾太阳能热电设备有限公司;常州龙腾太阳能热电设备有限公司【正文语种】中文一引言太阳能选择性吸收涂层是一种高效吸收太阳能热辐射的薄膜材料，属于太阳能热利用技术。
目前，国内用于太阳能热水器上的选择性吸收材料很多，有Al-AlN、SS-AlN等复合材料。
Al-AlN选择性吸收涂层是目前应用最为广泛的吸热材料之一。
这种传统渐变结构膜系的选择性吸收涂层吸收率良好，但发射率也较高[1] 。
章其初等人[2] 提出双金属－介质选择性吸收膜系结构，这种涂层由金属层、两层金属－介质吸收层和减反射层构成。
使用的金属材料主要有Au、Ag、Cu、Al、Ni等，用以提高膜层的红外光谱反射率，降低膜层发射率；电介质－金属吸收层由金属含量不同的高、低金属填充因子金属－介质层组成；减反射层有AlN、Al2O3、SiO2等。
本文采用双金属－介质选择性吸收膜系结构，研究了Al-AlN选择性吸收涂层材料的光热性能。
选择性吸收涂层金属－介质层是主要的吸热层，对Al-AlN单层膜的反射率光谱进行模拟分析，得到膜厚及填充因子。
实验以模拟的数据为标准，通过多次优化实验，得到高吸收率和低发射率的Al-AlN选择性吸收涂层。
二实验方法本实验采用衡阳SCS-850型镀膜机。
磁控溅射技术原理、现状、发展及应用实例
磁控溅射技术原理、现状、发展及应用实例（薄膜物理大作业论文）班级：1035101班学号：1101900508姓名：孙静一、前言镀膜玻璃是一种在玻璃表面上镀一层或多层金属氧化物薄膜，使其具有一种或多种功能的玻璃深加工产品。
自七十年代开始，在世界发达国家和地区，传统的单一采光材料—普通建气琳璃，已逐步为具有节能、控光、调温、改变墙体结构以及具有艺术装饰效果的多功能玻璃新产品所替代，如茶色玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等，其中又以镀膜玻璃尤汐引人注目，发展也颇为迅速，如欧洲共同体国家在1985年建筑玻璃总量的三分之二用的是镀膜玻璃，美国镀膜玻璃的市场在八十年代就已达5000万平方米/年，在香港、新加坡、台湾等经济崛起的东南亚国家和地区，镀膜玻璃的使用也日渐盛行。
镀膜玻璃作为一种新型的建筑装饰材料已得到了人们普遍的肯定和喜爱。
目前生产镀膜玻璃所采用的方法大体上可分为浸渍法、化学气相沉积法、真空蒸发法、磁控溅射法以及在线镀膜等五种方法。
浸渍法是将玻璃浸人盛有金属有机化合物溶液的槽中，取出后送人炉中加热，去除有机物，从而形成了金属氧化物膜层。
由于浸渍法使玻璃两边涂膜，且低边部膜层较厚，同时可供水解盐类不多，因而在国内未得到很好推广。
化学气相沉积法是将金属化合物加热成蒸汽状，然后涂到加热后的玻璃表面上。
这种方法由于受到所镀物质的限制，且在大板上也难真空蒸发法是在真空条件下，通过电加热使镀膜材料蒸发，由固相转化为气相，从而沉积在玻璃表面上，形成稳定的薄膜。
此法的不足之处是所镀膜层不太均匀、有疵点、易脱落。
只能生产单层金属镀膜玻璃，颜色也难以控制。
磁控溅射法是在真空条件下电离惰性气休，气体离子在电场的作用下，轰击金属靶材使金属原子沉积到玻璃表面上。
在线镀膜一般是在浮法玻璃生产线上进行，如电浮法、热喷涂等方法，目前我国较少使用。
在这些方法中，磁控溅射镀膜法是七十年代末期发展起来的一种先进的工艺方法，它的膜层由多层金属或金属氧化层组成，允许任意调节能量通过率、能量反射率，具有良好的外观美学效果，它克服了其它几种生产方法存在的一些缺点，因而目前国际上广泛采用这一方法。
磁控溅射
磁控溅射1、磁控溅射磁控溅射是一个磁控运行模式的二极溅射。
它与二~四极溅射的主要不同点：一是，在溅射的阴极靶后面设置了永久磁钢或电磁铁。
在靶面上产生水平分量的磁场或垂直分量的磁场(例如对向靶)，由气体放电产生的电子被束缚在靶面附近的等离子区内的特定轨道内运转;受电场力和磁场力的复合作用，沿一定的跑道作旋轮转圈。
靶面磁场对荷电粒子具有约束作用，磁场愈强束缚的愈紧。
由于电磁场对电子的束缚和加速，电子在到达基片和阳极前，其运动的路径也大为延长，使局部Ar气的碰撞电离几率大大增加，氩离子Ar+在电场作用下加速，轰击作为阴极的靶材。
把靶材表面的分子、原子及离子及电子等溅射出来，提高了靶材的飞溅脱离率。
被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿着一定的方向射向基体，最后沉积在基体上成膜。
经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低,摆脱磁力线的束缚,最终落在基片、真空室内壁及靶电源阳极上。
工作气体电离几率的增加和靶材离化率的提高，使真空气体放电时内阻减小，故磁控靶发生溅射沉积时的工作电压较低(多数在4-600V之间)，有的工作电压略高(例如>700V)，有的工作电压较低(例如300V左右)。
磁控溅射发生时，其溅射工作电压主要降落在磁控靶的阴极位降区上。
由于磁控溅射沉积的膜层均匀、致密、针孔少，纯度高，附着力强，可以在低温、低损伤的条件下实现高速沉积各种材料薄膜，已经成为当今真空镀膜中的一种成熟技术与工业化的生产方式。
磁控溅射技术在科学研究与各行业工业化生产中得到了迅速发展和广泛应用。
总之，磁控溅射技术就是利用电磁场来控制真空腔体内气体“异常辉光放电”中离子、电子的运动轨迹及分布状况的溅射镀膜的工艺过程。
2、产生磁控溅射的三个条件磁控气体放电进而引起溅射，必须满足三个必要而充分的条件：(1)第一，具有合适的放电气体压强P：直流或脉冲中频磁控放电，大约在0. 1 Pa~10Pa 左右)，典型值为5×10-1Pa;射频磁控放电大约在10-1~10-2Pa。
磁控溅射镀膜原理及工艺
磁控溅射镀膜本理及工艺之阳早格格创做纲要：真空镀膜技能动做一种爆收特定膜层的技能，正在现真死爆收计中有着广大的应用.真空镀膜技能有三种形式，即挥收镀膜、溅射镀膜战离子镀.那里主要道一下由溅射镀膜技能死少去的磁控溅射镀膜的本理及相映工艺的钻研.关键词汇：溅射；溅射变量；处事气压；重积率.绪论溅射局里于1870年开初用于镀膜技能，1930年以去由于普及了重积速率而渐渐用于工业死产.时常使用二极溅射设备如左图.常常将欲重积的资料制成板材-靶，牢固正在阳极上.基片置于正对付靶里的阳极上，距靶一定距离.系统抽至下真空后充进（10～1）帕的气体（常常为氩气），正在阳极战阳极间加几千伏电压，二极间即爆收辉光搁电.搁电爆收的正离子正在电场效用下飞背阳极，与靶表面本子碰碰，受碰碰从靶里劳出的靶本子称为溅射本子，其能量正在1至几十电子伏范畴内.溅射本子正在基片表面重积成膜.其中磁控溅射不妨被认为是镀膜技能中最超过的成便之一.它以溅射率下、基片温降矮、膜-基分离力好、拆置本能宁静、支配统制便当等便宜，成为镀膜工业应用范畴(特天是修筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对付大里积的匀称性有特天苛刻央供的连绝镀膜场合)的尾选规划.1磁控溅射本理溅射属于PDV（物理气相重积）三种基础要收：真空挥收、溅射、离子镀（空心阳极离子镀、热阳极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流搁电离子镀）中的一种.磁控溅射的处事本理是指电子正在电场E的效用下，正在飞背基片历程中与氩本子爆收碰碰，使其电离爆收出Ar正离子战新的电子；新电子飞背基片，Ar正离子正在电场效用下加速飞背阳极靶，并以下能量轰打靶表面，使靶材爆收溅射.正在溅射粒子中，中性的靶本子或者分子重积正在基片上产死薄膜，而爆收的二次电子会受到电场战磁场效用，爆收E（电场）×B（磁场）所指的目标漂移，简称E×B漂移，其疏通轨迹近似于一条晃线.若为环形磁场，则电子便以近似晃线形式正在靶表面搞圆周疏通，它们的疏通路径不然而很少，而且被束缚正在靠拢靶表面的等离子体天区内，而且正在该天区中电离出洪量的Ar正离子去轰打靶材，从而真止了下的重积速率.随着碰碰次数的减少，二次电子的能量消耗殆尽，渐渐近离靶表面，并正在电场E的效用下最后重积正在基片上.由于该电子的能量很矮，传播给基片的能量很小，以致基片温降较矮.磁控溅射是进射粒子战靶的碰碰历程.进射粒子正在靶中经历搀杂的集射历程，战靶本子碰碰，把部分动量传给靶本子，此靶本子又战其余靶本子碰碰，产死级联历程.正在那种级联历程中某些表面附近的靶本子赢得背中疏通的脚够动量，离开靶被溅射出去.磁控溅射种类磁控溅射包罗很多种类.各有分歧处事本理战应用对付象.然而有一共共面：利用磁场与电场接互效用，使电子正在靶表面附近成螺旋状运止，从而删大电子碰打氩气爆收离子的概率.所爆收的离子正在电场效用下碰背靶里从而溅射出靶材.磁控溅射正在技能上不妨分为直流（DC）磁控溅射、中频（MF）磁控溅射、射频（RF）磁控溅射.三种分类的主要对付比圆下表.D C MF RF电源代价廉价普遍下贵靶材圆靶/矩形靶仄里靶/转动靶考查室普遍用圆仄里靶靶材材量央供导体无节制无节制抵御靶中毒本收强强强2磁控溅射工艺钻研溅射变量电压战功率正在气体不妨电离的压强范畴内如果改变施加的电压，电路中等离子体的阻抗会随之改变，引起气体中的电流爆收变更.改变气体中的电流不妨爆收更多或者更少的离子，那些离子碰碰靶体便不妨统制溅射速率.普遍去道：普及电压不妨普及离化率.那样电流会减少，所以会引起阻抗的低重.普及电压时，阻抗的降矮会大幅度天普及电流，即大幅度普及了功率.如果气体压强稳定，溅射源下的基片的移动速度也是恒定的，那么重积到基片上的资料的量则决断于施加正在电路上的功率.正在VONARDENNE镀膜产品中所采与的范畴内，功率的普及与溅射速率的普及是一种线性的关系.气体环境真空系统战工艺气体系齐部共统制着气体环境.最先，真空泵将室体抽到一个下真空（约莫为10-6torr）.而后，由工艺气体系统（包罗压强战流量统制安排器）充进工艺气体，将气体压强降矮到约莫2×10-3torr.为了保证得到适合品量的共一膜层，工艺气体必须使用杂度为99.995%的下杂气体.正在反应溅射中，正在反应气体中混同少量的惰性气体（如氩）不妨普及溅射速率.2.1.3 气体压强将气体压强降矮到某一面不妨普及离子的仄衡自由程、从而使更多的离子具备脚够的能量去碰打阳极以便将粒子轰打出去，也便是普及溅射速率.超出该面之后，由于介进碰碰的分子过少则会引导离化量缩小，使得溅射速率爆收低重.如果气压过矮，等离子体便会燃烧共时溅射停止.普及气体压强不妨普及离化率，然而是也便降矮了溅射本子的仄衡自由程，那也不妨降矮溅射速率.不妨得到最大重积速率的气体压强范畴非常渺小.如果举止的是反应溅射，由于它会不竭消耗，所以为了保护匀称的重积速率，必须依照适合的速度补充新的反应气体.2.1.4 传动速度玻璃基片正在阳极下的移动是通过传动去举止的.降矮传动速度使玻璃正在阳极范畴内通过的时间更少，那样便不妨重积出更薄的膜层.不过，为了包管膜层的匀称性，传动速度必须脆持恒定.镀膜区内普遍的传动速度范畴为每分钟0 ~ 600 英寸（约莫为0 ~ 15.24 米）之间.根据镀膜资料、功率、阳极的数量以及膜层的种类的分歧，常常的运止范畴是每分钟90 ~ 400（约莫为2.286 ~ 10.16 米）英寸之间.2.1.5 距离与速度及附效力为了得到最大的重积速率并普及膜层的附效力，正在包管不会益害辉光搁电自己的前提下，基片应当尽大概搁置正在离阳极迩去的场合.溅射粒子战睦体分子（及离子）的仄衡自由程也会正在其中收挥效用.当减少基片与阳极之间的距离，碰碰的几率也会减少，那样溅射粒子到达基片时所具备的本收便会缩小.所以，为了得到最大的重积速率战最佳的附效力，基片必须尽大概天搁置正在靠拢阳极的位子上.工艺会受到很多参数的效用.其中，一些是不妨正在工艺运止功夫改变战统制的；而其余一些则虽然是牢固的，然而是普遍正在工艺运止前不妨正在一定范畴内举止统制.二个要害的牢固参数是：靶结媾战磁场.每个单独的靶皆具备其自己的里里结媾战颗粒目标.由于里里结构的分歧，二个瞅起去真足相共的靶材大概会出现迥然分歧的溅射速率.正在镀膜支配中，如果采与了新的或者分歧的靶，应当特天注意那一面.如果所有的靶材块正在加工功夫具备相似的结构，安排电源，根据需要普及或者降矮功率不妨对付它举止补偿.正在一套靶中，由于颗粒结构分歧，也会爆收分歧的溅射速率.加工历程会制成靶材里里结构的好别，所以纵然是相共合金身分的靶材也会存留溅射速率的好别.共样，靶材块的晶体结构、颗粒结构、硬度、应力以及杂量等参数也会效用到溅射速率，而那些则大概会正在产品上产死条状的缺陷.那也需要正在镀膜功夫加以注意.不过，那种情况惟有通过调换靶材才搞得到办理.靶材耗费区自己也会制成比较矮下的溅射速率.那时间，为了得到劣良的膜层，必须重新安排功率或者传动速度.果为速度对付于产品是至关要害的，所以尺度而且适合的安排要收是普及功率.用去捕获二次电子的磁场必须正在所有靶里上脆持普遍，而且磁场强度应当符合.磁场不匀称便会爆收不匀称的膜层.磁场强度如果不适合（比圆过矮），那么纵然磁场强度普遍也会引导膜层重积速率矮下，而且大概正在螺栓头处爆收溅射.那便会使膜层受到传染.如果磁场强度过下，大概正在开初的时间重积速率会非常下，然而是由于刻蚀区的关系，那个速率会赶快低重到一个非常矮的火仄.共样，那个刻蚀区也会制成靶的利用率比较矮.2.3可变参数正在溅射历程中，通过改变改变那些参数不妨举止工艺的动背统制.那些可变参数包罗：功率、速度、气体的种类战压强.2.功率每一个阳极皆具备自己的电源.根据阳极的尺寸战系统安排，功率不妨正在0 ~ 150KW（标称值）之间变更.电源是一个恒流源.正在功率统制模式下，功率牢固共时监控电压，通过改变输出电流去保护恒定的功率.正在电流统制模式下，牢固并监控输出电流，那时不妨安排电压.施加的功率越下，重积速率便越大.2.速度另一个变量是速度.对付于单端镀膜机，镀膜区的传动速度不妨正在每分钟0 ~ 600英寸（约莫为米）之间采用.对付于单端镀膜机，镀膜区的传动速度不妨正在每分钟0 ~ 200英寸（约莫为米）之间采用.正在给定的溅射速率下，传动速度越矮则表示重积的膜层越薄.2.末尾一个变量是气体.不妨正在三种气体中采用二种动做主气体战辅气体去举履止用.它们之间，所有二种的比率也不妨举止安排.气体压强不妨正在1 ~ 5×10-3 torr之间举止统制.2./基片之间的关系正在直里玻璃镀膜机中，另有一个不妨安排的参数便是阳极与基片之间的距离.仄板玻璃镀膜机中不不妨安排的阳极.3考查①认识真空镀膜的支配历程战要收.②相识磁控溅射镀膜的本理及要收.③教会使用磁控溅射镀膜技能.④钻研分歧处事气压对付镀膜效用.SAJ-500超下真空磁控溅射镀膜机（配有杂铜靶材）；氩气瓶；陶瓷基片；揩镜纸.3.3考查本理磁控溅射系统是正在基础的二极溅射系统死少而去，办理二极溅射镀膜速度比蒸镀缓很多、等离子体的离化率矮战基片的热效力明隐的问题.磁控溅射系统正在阳极靶材的里前搁置强力磁铁，真空室充进0.1～10Pa 压力的惰性气体(Ar)，动做气体搁电的载体.正在下压效用下Ar本子电离成为Ar+离子战电子，爆收等离子辉光搁电，电子正在加速飞背基片的历程中，受到笔直于电场的磁场效用，使电子爆收偏偏转，被束缚正在靠拢靶表面的等离子体天区内，电子以晃线的办法沿着靶表面前进，正在疏通历程中不竭与Ar本子爆收碰碰，电离出洪量的Ar+离子，与不磁控管的结构的溅射相比，离化率赶快减少10～100倍，果此该天区内等离子体稀度很下.通过多次碰碰后电子的能量渐渐降矮，解脱磁力线的束缚，最后降正在基片、真空室内壁及靶源阳极上.而Ar+离子正在下压电场加速效用下，与靶材的碰打并释搁出能量，引导靶材表面的本子吸支Ar+离子的动能而摆脱本晶格束缚，呈中性的靶本子劳出靶材的表面飞背基片，并正在基片上重积产死薄膜.准备历程（1）动脚支配前宽肃教习道支配规程及有关资料，认识镀膜机战有关仪器的结构及功能、支配步调与注意事项，包管仄安支配.（2）荡涤基片.用无火酒粗荡涤基片，使基片镀膜里浑净无净污后用揩镜纸包好，搁正在搞燥器内备用.（3）镀膜室的浑理与准备.先背真空腔内充气一段时间，而后降钟罩，拆好基片，浑理镀膜室，降下钟罩.考查主要过程（1）挨开总电源，开用总控电，降降机降下，真空腔挨开后，搁进需要的基片，决定基片位子（A、B、C、D），决定靶位子（1、2、3、4，其中4为荡涤靶）.（2）基片战靶准备好后，降降机低重至真空腔稀启（注意：关关真空腔时用脚扶着顶盖，以统制顶盖与强敌的相对付位子，历程中注意仄安，留神挤压到脚指）.（3）开用板滞泵，抽一分钟安排之后，挨开复合真空计，当示数约为10E-1量级时，开用分子泵，频次为400HZ（默认），共时预热离子荡涤挨开直流或者射流电源及流量隐现仪.（4）（采用支配）挨开加热控温电源.开用慢停统制，报警至于通位子，功能选则为烘烤.（5）然而真空度达到5×10-4Pa时，关关复合真空计，开开电离真空计，通氩气（流量20L/min），挨开气路阀，将流量计Ⅰ拨至阀控档，宁静后挨开离子源，依次安排加速至200V~250V ，中战到12A 安排，阳极80V ，阳极10V ，屏极300V .从监控步调中调开工艺树立文献，开用开初荡涤.（6）荡涤完成后，按离子源参数安排好同的程序将各参数归整，关关离子源，将流量计Ⅱ置于关关档.（7）流量计Ⅰ置于阀控档（瞅是可有读数，普遍为30.可则查明本果），安排统制电离真空计示数约1Pa ，安排直流或者射频电源到所需功率，开初镀膜.（8）镀膜历程中注意设备处事状态，若工艺参数有非常十分变更应即时纠正或者停止镀膜，问题办理后圆可重新镀膜.（9）镀膜完成后，关关直流或者射频电源，关关氩气总阀门.将挡板顺时针旋至最大通路.当气罐流量形成整后，关关流量计Ⅱ，继承抽半个小时到二个小时.（10）关关流量隐现仪战电离真空计，停止分子泵，频次降至100HZ 后关关板滞泵，5分钟后关关分子泵，关关总电源.由处事气压与重积率的关系表不妨瞅出：正在其余参数稳定的条件下，随着处事气压的删大，重积速率先删大后减小.正在某一个最佳处事气压下，有一个对付应的最大重积速率.气体分子仄衡自由程与压强犹如下关系其中λ为气体分子仄衡自由程, k 为玻耳兹曼常数，T 为气体温度, d 为气体分子直径, p 为气体压强.由此可知，正在脆持气体分子直径战睦体温度稳定的条件下，如果处事压强删大，则气体分子仄衡自由程将pd kT 2π2=λ减小，溅射本子与气体分子相互碰碰次数将减少，二次电子收射将巩固.而当处事气压过大时，重积速率会减小，本果犹如下二面：（1）由于气体分子仄衡自由程减小，溅射本子的背反射战受气体分子集射的几率删大，而且那一效用已经超出了搁电巩固的效用.溅射本子经多次碰碰后会有部分遁离重积天区，基片对付溅射本子的支集效用便会减小，从而引导了重积速率的降矮.（2）随着Ar气分子的删加，溅射本子与Ar气分子的碰碰次数洪量减少，那引导溅射本子能量正在碰碰历程中大大益坏，以致粒子到达基片的数量缩小，重积速率低重.通过考查及对付截止的分解不妨得出如下论断：正在其余参数稳定的条件下，随着处事气压的删大，重积率先删大后减小.正在某一个最佳处事气压下，有一个对付应的最大重积率.虽然以上处事气压与重积率的关系程序不过正在杂铜靶材战陶瓷基片上得到的，然而对付其余分歧靶材与基片的镀膜工艺钻研也具备一定的参照代价.参照文献［1］王删祸. 真用镀膜技能. 电子工业出版社，2008.［2］程守洙，江之永. 一般物理教. 北京：下等培养出版社, 1982.［3］宽一心，林鸿海. 薄膜技能. 北京：刀兵工业出版社,1994. ［4］.。
磁控溅射原理
Making the IMPOSSIBLE possible
三种磁控溅射对比
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DC
MF
RF
电源价格
便宜
一般
昂贵
靶材
圆靶/矩形靶 平面靶/旋转靶 实验室一般用圆平面靶
靶材材质要求
导体
无限制
无限制
抵御靶中毒能力
弱
强
强
靶材利用率
15％ / 30％
30％ / 70％
应用
金属
金属/化合物 工业上不采用此法
易打弧，不稳定 工作稳定，
在反应溅射中要严格 无打弧现象， 控制反应气体流量 溅射速率快
让不可能成为可能
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Al背电极工艺参数
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制备方法的选择：采用DC溅射铝平面矩形靶
工艺参数： • 本底真空2~3×10-3Pa
• 工作气压～0.3~0.6 Pa
射频辉光放电
在一定气压下，在阴阳极之间施加交流电压，当其频率增高到射频频率时即可 产生稳定的射频辉光放电。
射频辉光放电在辉光放电空间中电子震荡足以产生电离碰撞的能量，所以减小 了放电对二次电子的依赖，并且能有效降低击穿电压。
射频电压可以穿过任何种类的阻抗，所以电极就不再要求是导电体，可以溅射 任何材料，因此射频辉光放电广泛用于介质的溅射。
815－TCO
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磁控溅射原理 磁控溅射分类 直流平面靶溅镀Al电极 中频旋转靶溅镀ZAO和ITO
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磁控溅射技术及其应用
• 磁控溅射技术是为了提高成膜速率在直流二级溅射镀膜基础上发展起 来的,在靶材表面建立与电场正交的磁场,氩气电离率从0.3%～0.5%提 高到了5%～6%,解决了溅射镀膜沉积速率低的问题,是目前工业上精 密镀膜的主要方法之一。
• 磁控溅射阴极靶材的原料很广,几乎所有金属、合金以及陶瓷材料都可 以制备成靶材。磁控溅射镀膜在相互垂直的磁场和电场的双重作用下, 沉积速度快,膜层致密且与基片附着性好,非常适合于大批量且高效率 的工业化生产。
三、磁控溅射镀膜技术发展
5、脉冲磁控溅射技术
• 脉冲磁控溅射是采用矩形波电压的脉冲电源 代替传统直流电源进行磁控溅射沉积。脉冲 磁控溅射技术可以有效的抑制电弧产生进而 消除由此产生的薄膜缺陷，同时可以提高溅 射沉积速率，降低沉积温度等一系列显著优 点。
• 脉冲可分为双向脉冲和单向脉冲。双向脉冲 在一个周期内存在正电压和负电压两个阶段 ，在负电压段，电源工作于靶材的溅射，正 电压段，引入电子中和靶面累积的正电荷， 并使表面清洁，裸露出金属表面。脉冲磁控 溅射通常采用方波脉冲波形，在中频段即可 有效消除异常弧光放电的发现电弧放电。
• 逐渐减小反应气体流量（D-E）， 溅射速率不会由C立刻回升到B，而 呈现缓慢回升的状态，直到减小到 某个数值E，才会出现突然上升到 金属模式溅射状态时的数值，形成 闭合的迟滞回线。
三、磁控溅射镀膜技术发展
3、反应磁控溅射技术
• 靶中毒：迟滞现象使反应气体与靶材作用生成的化合物覆盖在靶材表面，积 累大量的正电荷无法中和，在靶材表面建立越来越高的正电位，阴极位降区 的电位随之降低，最终阴极位降区电位降减小到零，放电熄灭，溅射停止， 这种现象称为靶中毒。
• 打弧：当靶材表面化合物层电位足够高时，进而发生击穿，巨大的电流流过 击穿点，形成弧光放电，导致局部靶面瞬间被加热到很高的温度，发生喷射 出现“打弧”现象。
(完整版)磁控溅射靶材中毒.docx
磁控溅射中靶中毒是怎么回事，一般的影响因素是什么？A:第一：靶面金属化合物的形成。
由金属靶面通过反应溅射工艺形成化合物的过程中，化合物是在哪里形成的呢？由于活性反应气体粒子与靶面原子相碰撞产生化学反应生成化合物原子，通常是放热反应，反应生成热必须有传导出去的途径，否则，该化学反应无法继续进行。
在真空条件下气体之间不可能进行热传导，所以，化学反应必须在一个固体表面进行。
反应溅射生成物在靶表面、基片表面、和其他结构表面进行。
在基片表面生成化合物是我们的目的，在其他结构表面生成化合物是资源的浪费，在靶表面生成化合物一开始是提供化合物原子的源泉，到后来成为不断提供更多化合物原子的障碍。
第二：靶中毒的影响因素影响靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例，反应气体过量就会导致靶中毒。
反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射沟道区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。
如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率，化合物覆盖面积增加。
在一定功率的情况下，参与化合物生成的反应气体量增加，化合物生成率增加。
如果反应气体量增加过度，化合物覆盖面积增加，如果不能及时调整反应气体流量，化合物覆盖面积增加的速率得不到抑制，溅射沟道将进一步被化合物覆盖，当溅射靶被化合物全部覆盖的时候，靶完全中毒。
第三：靶中毒现象(1) 正离子堆积：靶中毒时，靶面形成一层绝缘膜，正离子到达阴极靶面时由于绝缘层的阻挡，不能直接进入阴极靶面，而是堆积在靶面上，容易产生冷场致弧光放电 --- 打弧，使阴极溅射无法进行下去。
（ 2）阳极消失：靶中毒时，接地的真空室壁上也沉积了绝缘膜，到达阳极的电子无法进入阳极，形成阳极消失现象。
第四：靶中毒的物理解释（1 ）一般情况下，金属化合物的二次电子发射系数比金属的高，靶中毒后，靶材表面都是金属化合物，在受到离子轰击之后，释放的二次电子数量增加，提高了空间的导通能力，降低了等离子体阻抗，导致溅射电压降低。
微弧离子镀技术探讨——反应溅射中的靶中毒问题
微弧离子镀技术探讨——反应溅射中的靶中毒问题现代表面工程的发展越来越多地需要用到各种化合物薄膜，反应磁控溅射技术是沉积化合物薄膜的主要方式之一。
沉积多元成分的化合物薄膜，可以使用化合物材料制作的靶材溅射的沉积，也可以在溅射纯金属或合金靶材时，通入一定的反应气体，如氧气、氮气，反应沉积化合物薄膜，后者被称为反应溅射。
通常纯金属靶和反应气体较容易获得很高的纯度，因而反应溅射被广泛的应用于沉积化合物薄膜。
但是在沉积介电材料或绝缘材料化合物薄膜的反应磁控溅射时，容易出现迟滞现象，如图1所示。
在反应磁控溅射的过程中，溅射沉积室中的反应气体流量较低时（A－B），大部分的反应气体被溅射金属所获，此时沉积速率较高，且几乎保持不变，此时沉积膜基本上属金属态，因此这种溅射状态称为金属模式。
但是当反应气体的流量的值增加到临界值B 时，金属靶与反应气体作用，在靶表面生层化合物层。
由于化合物的二次电子的发射系数一般高于金属，溅射产额降低，此时反应气体的流量稍微增加（B－C），沉积室的压力就是突然上升，溅射速率会发生大幅度的下降，这种过程称为过渡模式。
通常高速率反应溅射过程工作在过渡模式。
此后反应气体流量再进一步增加，气体流量与沉积室压力呈线性比例，沉积速率的变化不大，沉积膜呈现为化合物膜，此时的溅射状态称为反应模式。
在溅射处于反应模式时，逐渐减小反应气体流量（D－E），溅射速率不会由C 立刻回升到B，而呈现缓慢回升的状态，直到减小到某个数值E，才会出现突然上升到金属模式溅射状态时的数值，这是因为反应气体保持高的分压，直到靶材表面的化合物被溅射去除，金属重新曝露出来，反应气体的消耗增加，沉积室压力又降低，这样就形成了闭合的迟滞回线。
类似于上述溅射速率与反应气体流量之间的迟滞回线的还有靶电压与反应气体流量之间的迟滞回线，两条迟滞回线的趋势完全相同。
图1 反应磁控溅射的迟滞现象示意图反应溅射中的迟滞效应是不希望有的。
迟滞现象使某些化学剂量比的化合物不能通过反应溅射获得，并且反应气体与靶材作用生成的化合物覆盖在靶材表面，积累大量的正电荷无法中和，在靶材表面建立越来越高的正电位，阴极位降区的电位随之降低，最终阴极位降区电位降减小到零，放电熄灭，溅射停止，这种现象称为“靶中毒”。
磁控溅射专业词汇
TCO磁控溅射专业词汇TCO（Transparent conductive oxide）玻璃，即透明导电氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜。
AZO ZnO：Al （Al-doped ZnO，Aluminum-doped zinc oxide）氧化铟锡ITO Indium-Tin-Oxide In2O3：SnO2氧化锡掺氟FTO SnO2：F其中AZO ，ITO，FTO均为TCO的一种。
磁控溅射Magnetron sputtering中频MF Mid-frequency直流DC Direct current交流AC Alternating current射频RF Radio frequency物理气相沉积PVD Physical V apor Deposition化学气相沉积CVD Chemical V apor Deposition等离子体增强化学气相沉积PECVD Plasma enhanced CVD双平面阴极Double planar Cathode孪生阴极Twin-Mag Cathode旋转阴极Rotatable CathodeAZO陶瓷靶AZO ceramic target高纯度靶high purity target透过率transmittance反射率reflectivity吸收率absorbtivity空气质量AM air mass面电阻sheet resistance辉光放电glow discharge起辉电压discharge voltage打弧arcing离子轰击ion bombardment靶中毒target poisoning载流子浓度carrier concentration霍耳迁移率Hall mobility电阻率specific resistivity四探针（测量面电阻）Four-point-probe托架carrier装片台Load locking进口室Entrance chamber加热室Heating chamber传送室transfer chamber溅射室sputter chamber冷却室Cooling chamber出口室Exit chamber冷却系统cooling system抽气系统pumping system排气装置exhaust阻挡层Barrier film透明电极Transparent electrode工艺气体Process Gas衬底温度Substrate Temperature溅射功率Sputter power功率密度Power density动态沉积速率dynamic deposition rate/dynamic sputtering speed 预溅射presputtering溅射速率Sputter rate靶材利用率target utilization靶材寿命target lifetime洛伦兹力Lorentz force磁场强度Magnetic field strength惰性气体Noble gas（Ar Argon）生产速率growing speed薄膜结构film structure热电偶thermocouple靶材冷却target cooling本底真空base pressure粗真空rough vacuum 1.01×105～1.33×103Pa高真空high vacuum 1.33×10-1～1.33×10-6Pa超高真空ultra high vacuum 1.33×10-6～1.33×10-10Pa 0.5%盐酸diluted hydrochloric acid刻蚀etching在线中频磁控反应溅射in-line reactive MF magnetron sputtering 晶粒尺寸Grain size阳极，正极node阴极，负极Cathode阴极防蚀Cathodic Protection冷阴极真空规MPG薄膜电容规CDG质量流量计MFC mass flow controller螺杆泵Screw Pump旋片泵Rotary V ane Pump罗茨泵Roots Pump分子泵Turbomolecular Pump漏率leak rate压缩空气compressed air节拍cycle time锁阀Lock valve泵组Pump Unit单晶硅Mono crystal silicon晶体硅C-Si, crystalline-silicon微晶硅microcrystal silicon非晶硅amorphous silicon a-Si:H碲化镉CdTe Cadmium-Tellurid铜铟镓硒CIGS Copper Indium Gallium Diselenide CIS Copper-Indium-Diselenide砷化镓GaAs Galllium Arsenid太阳能薄膜电池thin film solar cell非晶硅太阳电池（a—si太阳电池）amorphous silicon solar cell 附着力（薄膜与基体间）adhesion均匀（薄膜厚度）uniformity绝缘的insulating二极管Diode施主Donator受主Acceptor空穴Hole电子Electron离子Ion原子Atom光吸收Absorption of the photons太阳能电池成本收回时间Marginal cost payment time电池板模块Module额定功率Module rated power转换效率Conversion Efficiency多子Majority charge carrier描述半导体里的带电体，通常决定于掺杂的类型，例如在p型多子是空穴，n型多子则是电子。
太阳膜制造工艺--磁控溅射法
深圳市林上科技有限公司2018-03-12 第 1 页 共 1 页 太阳膜制造工艺--磁控溅射法好的太阳膜制造工艺分类主要有两种，真空蒸发镀膜工艺和磁控溅射工艺。
真空蒸发镀膜法，是在真空中以电阻加热镀膜材料，使其在极短的时间内蒸发，蒸发的镀膜材料分子会沉积在基材表面上形成镀膜层。
下面主要讲讲太阳膜制造工艺中的磁控溅射法：磁控溅射法，是指电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，会电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片形成的。
磁控溅射的设备一般根据所采用的电源不同又可分为直流溅射和射频溅射两种。
直流磁控溅射的特点是在阳极基片和阴极靶之间加一个直流电压，阳离子在电场的作用下轰击靶材，其溅射速率一般都比较大。
但是直流溅射一般只能用于金属靶材，因为如果是绝缘体靶材，则由于阳粒子在靶表面的积累，会造成靶中毒，溅射率会越来越低。
磁控溅射法与蒸发法太阳膜制造工艺相比，具有镀膜层与基材层的结合力强，镀膜层致密，均匀等优点。
真空蒸发镀膜法需要使金属或者金属化合物蒸发气化，然而加热温度又不能太高，否则气相蒸镀金属会烧坏被塑料基材，因此，真空蒸镀法一般仅适用于铝等，熔点较低的金属源，是目前应用较为广泛的真空镀膜工艺。
相反，喷溅镀膜法利用高压电场激发产生的等离子体镀膜物质，几乎适用于所有高熔点金属，合金、非金属及金属化合物镀膜源物质，如钛，银，金，铬，钼，钨等。
而且是一种强制性的沉积过程，这种镀膜法获得的镀膜层与基材附着力远高于真空蒸发镀法，加工成本相对较高。
太阳膜制造工艺的不同，光学性能也会有差别。
太阳膜的光学性能，主要是紫外线阻隔率，红外线阻隔率和可见光透过率。
不管是那种工艺，都可以用太阳膜测试仪LS182来测量光学参数。
磁控溅射中靶中毒是怎么回事
磁控溅射中靶中毒是怎么回事第一：靶面金属化合物的形成。
由金属靶面通过反应溅射工艺形成化合物的过程中，化合物是在哪里形成的呢？由于活性反应气体粒子与靶面原子相碰撞产生化学反应生成化合物原子，通常是放热反应，反应生成热必须有传导出去的途径，否则，该化学反应无法继续进行。
在真空条件下气体之间不可能进行热传导，所以，化学反应必须在一个固体表面进行。
反应溅射生成物在靶表面、基片表面、和其他结构表面进行。
在基片表面生成化合物是我们的目的，在其他结构表面生成化合物是资源的浪费，在靶表面生成化合物一开始是提供化合物原子的源泉，到后来成为不断提供更多化合物原子的障碍。
第二：靶中毒的影响因素影响靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例，反应气体过量就会导致靶中毒。
反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射沟道区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。
如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率，化合物覆盖面积增加。
在一定功率的情况下，参与化合物生成的反应气体量增加，化合物生成率增加。
如果反应气体量增加过度，化合物覆盖面积增加，如果不能及时调整反应气体流量，化合物覆盖面积增加的速率得不到抑制，溅射沟道将进一步被化合物覆盖，当溅射靶被化合物全部覆盖的时候，靶完全中毒。
第三：靶中毒现象(1)正离子堆积：靶中毒时，靶面形成一层绝缘膜，正离子到达阴极靶面时由于绝缘层的阻挡，不能直接进入阴极靶面，而是堆积在靶面上，容易产生冷场致弧光放电---打弧，使阴极溅射无法进行下去。
（2）阳极消失：靶中毒时，接地的真空室壁上也沉积了绝缘膜，到达阳极的电子无法进入阳极，形成阳极消失现象。
第四：靶中毒的物理解释（1）一般情况下，金属化合物的二次电子发射系数比金属的高，靶中毒后，靶材表面都是金属化合物，在受到离子轰击之后，释放的二次电子数量增加，提高了空间的导通能力，降低了等离子体阻抗，导致溅射电压降低。
从而降低了溅射速率。
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磁控溅射中靶中毒是怎么回事，一般的影响因素是什么？
A:第一：靶面金属化合物的形成。
由金属靶面通过反应溅射工艺形成化合物的过程中，化合物是在哪里形成的呢？由于活性反应气体粒子与靶面原子相碰撞产生化学反应生成化合物原子，通常是放热反应，反应生成热必须有传导出去的途径，否则，该化学反应无法继续进行。
在真空条件下气体之间不可能进行热传导，所以，化学反应必须在一个固体表面进行。
反应溅射生成物在靶表面、基片表面、和其他结构表面进行。
在基片表面生成化合物是我们的目的，在其他结构表面生成化合物是资源的浪费，在靶表面生成化合物一开始是提供化合物原子的源泉，到后来成为不断提供更多化合物原子的障碍。
第二：靶中毒的影响因素
影响靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例，反应气体过量就会导致靶中毒。
反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射沟道区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。
如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率，化合物覆盖面积增加。
在一定功率的情况下，参与化合物生成的反应气体量增加，化合物生成率增加。
如果反应气体量增加过度，化合物覆盖面积增加，如果不能及时调整反应气体流量，化合物覆盖面积增加的速率得不到抑制，溅射沟道将进一步被化合物覆盖，当溅射靶被化合物全部覆盖的时候，靶完全中毒。
第三：靶中毒现象
(1)正离子堆积：靶中毒时，靶面形成一层绝缘膜，正离子到达阴极靶面时由于绝缘层的阻挡，不能直接进入阴极靶面，而是堆积在靶面上，容易产生冷场致弧光放电---打弧，使阴极溅射无法进行下去。
（2）阳极消失：靶中毒时，接地的真空室壁上也沉积了绝缘膜，
到达阳极的电子无法进入阳极，形成阳极消失现象。
第四：靶中毒的物理解释
（1）一般情况下，金属化合物的二次电子发射系数比金属的高，靶中毒后，靶材表面都
是金属化合物，在受到离子轰击之后，释放的二次电子数量增加，提高了空间的导通能力，降低了等离子体阻抗，导致溅射电压降低。
从而降低了溅射速率。
一般情况下磁控溅射的溅射电压在400V-600V之间，当发生靶中毒时，溅射电压会显著降低。
（2）金属靶材与化合物靶材本来溅射速率就不一样，一般情况下金属的溅射系数要比化合物的溅射系数高，所以靶中毒后溅射速率低。
（3）反应溅射气体的溅射效率本来就比惰性气体的溅射效率低，所以反应气体比例增加后，综合溅射速率降低。
第五：靶中毒的解决办法
（1）采用中频电源或射频电源。
（2）采用闭环控制反应气体的通入量。
（3）采用孪生
e a h e i 靶（4）控制镀膜模式的变换：在镀膜前，采集靶中毒的迟滞效应曲线，使进气流量控制在产生靶中毒的前沿，确保工艺过程始终处于沉积速率陡降前的模式。
C:靶中毒是由于在溅射过程中带正电的离子聚集在靶表面，没有得到中和，出现靶表面负偏压逐步下降，最后干脆罢工不工作了，这就是靶中毒现象。
E: 污渍影响不大~打火是有绝缘部位造成的，一般是局部中毒或者赃物。
靶材中毒是因为
功率密度太低，相对于过量的反应气体不能及时蒸发掉（或溅射），会残留靶材表面，造成导电性能下降，从而进入中毒状态。
轻者无法起辉光，重者报废电源~。