有关磁控溅射的实际问题

一种增磁装置在磁控射频建设纸杯薄膜中的应用（王怀义、刁训刚、王聪、郝维昌、王天民）磁控溅射技术王怡德

洛仑兹力F=QVB

辉光的强烈程度应该是：过高或过低的真空度都会导致灭辉,真空度太高,自由分子太少,电离后不足以形成等离子体,真空度太低,分子自由程太小,也不利于等离子体的维持.我在做射频清洗的实验时也遇到过高真空起辉而低真空灭辉或匹配不好的情况,后来证明是射频电源的接地处理上出现了问题,经修正后这种情况就没有了.

充气流量越大,辉光就越强烈,直到知道气压超过一定压力

本论文中样品采用中科院沈阳科学仪器厂JGP350型磁控溅射镀膜机制备，真空抽气系统由机械泵（前级泵）和分子泵（主泵）组成，极限真空度可达2.0×10-4Pa。溅射系统配有三个立式靶，其中两个接射频阴极（RF），另一个接直流阴极（DC）。RF的溅射功率可在0～200W之间调节，直流电源电压为0～2000V。中间样品控制架上有3个样品夹具，样品控制架可通过旋转来选择所要溅射的靶。其中一个样品位的后面有加热电阻丝，可对该位置上的衬底加热，使得衬底温度在室温与400℃之间可调。靶和衬底间距为5cm。由于靶材CdTe 和ZnTe陶瓷靶的电导率较低，所以采用射频溅射模式。工作气体为氩气。磁控溅射所用靶材是纯度为99.999%的ZnTe和CdTe化合物陶瓷靶，靶材直径为100mm、厚6mm。沉积薄膜用的衬底均为普通玻璃，衬底厚1mm，长宽为2.5×6cm。

射频溅射时，采用高频射频电源（13.56MHz），分别将靶材和真空室的其他部分耦合在电源的两极，衬底处于靶材对应的位置，与靶材间距为5cm，

射频磁控溅射时放电的过程（工作气体为Ar气）： 1）无光放电

打开射频电源及电流显示器，即会有十毫安以下以下的电流显示。这时真空室中一般会有几帕到几十帕的Ar压，始终有少量Ar处理游离态，以电子和Ar正离子的状态存在。并维持微弱的电流。

然后随着电压的增加，电流会逐渐增加。当两极加上电压后，电子和Ar+

在电压作用下，往返于两极。这时外加电压的变化周期为7e-8s，正离子的浓度来不及改变，电子的质量很小，速度快，可以在电压方向改变的半个周期内形成电流。

升高电压，电子加速获得较大动能，碰撞Ar气分子时，使之电离。增加了

正离子和电子的浓度，进一步导致电流增加。

2）辉光放电区

当电压继续升高，电流继续增大；电压升高到500V附近时，达到临界点，产生辉光，同时电流基本不变，电压随之降低。

这一阶段中，电压增大到一定的值，正离子在较大的电场作用下，加速获得足够的动能，

当电压进一步增加时，汤森放电的电流将随之增大，当电流增大到临界点时，极板两端电压突然降低，（在射频溅射时，这一区域也很明显，在可以起辉的气压下，电压增加到500V

左右时，电流保持不变，电压突然降低，同时起辉。）电流突然增大，并同时出现带有颜色的辉光，此过程称为气体的击穿，图中电压称为击穿电压。这时电子和正离子是来源于电子碰撞和正离子的轰击（正离子对阴极的靶材轰击，轰击出靶材料中的电子，然后这些电子在加速向阳极（一般放有基底的过程中，会再把气体电离，电离出更多的电子和正离子，然后电子再加速，电离气体，而正离子则获得动能后轰击阴极，然后不断循环并增大，犹如雪崩）。这时电子和离子的来源已经不再是Ar的自然电离了；

这一阶段，维持放电的电压较低，且不变，电流的增大与电压无关，而只与阴极板上产生辉光的表面积有关。正常辉光放电的电流密度与阴极材料和气体的种类有关。气体的压强与阴极的形状对电流密度的大小与有影响。电流密度随气体压强增加而增大，凹面形阴极的正常辉光放电密度要比平板形阴极大数十倍以上。

由于正常辉光放电时电流密度仍然比较小，所以在溅射等方面均是选择在非正常辉光放电区工作。

4）非正常辉光区

在轰击覆盖住整个阴极表面后，进一步增加功率，放电的电压和电流密度将同时增大，进入非正常辉光放电状态。其特点时，电流增大时，两放电极板间电压升高，且阴极电压降的大小与电流密度和气体压强有关。因为此时辉光已布满正个阴极，再增加电流时，离子层已无法向四周扩散，这样，正离子层便向阴极靠拢，使正离子层与阴极间距离缩短，此时若要想提高电流密度，则必须增大阴极压降使正离子有更大的能量去轰击阴极，使阴极产生更多的二次电子。

气体流量计.

境温度以上的一个恒定的温度，

气体流量计