磁控溅射设备操作规程

磁控溅射设备操作规程

一、抽真空

1.打开冷却水开关，打开设备总电源，红灯亮；开分子泵电源预热(10min)；

2.开放气阀，放气结束后，开腔放入基片，随即关闭放气阀，闭腔；

3.依次开：机械泵复合真空计

4.开旁抽(先缓慢，全打开倒半圈)。

5.（待抽到5Pa以下，若有需要）清洗，具体步骤为：

“一抽三冲”

一抽：打开进气阀，把氧气的流量仪(右边第二个)打到“清洗”，待真空计示数减到“0”，打到“关闭”

三冲：打开氩钢瓶阀，

，充氩气，到50Pa时，

6.三次冲洗完成，关进气阀流量计

关旁抽(切勿忘记)

7.开电磁阀，分子泵打到“Start”；

8.开闸板阀（缓慢转到头，回转1/8圈）(等Normal, 看过载，开始抽真空)；

二、溅射

9.待真空度达到2×10-4 Pa时[对金属材料来讲，氧化物材料为(4-5)×10-4 Pa]，射频功率源预热10 min(按下“ON”，黄灯亮);

10. 真空计的功能手动，关闭闸板阀，回转3圈；打开流量计打开进气阀

11.充气，如把氩气(或者和氧气)打到”阀控”位置(注意：此时切勿打到“清洗”)；

12. 调节闸板阀位置，保证压强为所需数值，如P=3Pa;

13.若用右靶溅射，打到“右靶”，若用左靶溅射，打到“左靶”，并注意调节合适的

量程

14.预溅射(一般大功率10 min,小功率20 min)，按下射频功率源的绿色按钮，通

过‘Ua粗’和‘Ua细’组合调节，获得所需功率，并通过电容C1，C2 调节保证反溅射功率最小;

15.溅射过程:降低加热器衬底至标尺刻度19 cm以下，将样品转到右靶，升到5.5cm，

位置，调节靶间距4.5cm,开始记时；

16.右靶溅射完毕，射频功率源Ua粗调回“0”，Ua细调回“0”，暂停射频功率源(按

下红灯“OFF”)；

•如有必要充入氧气，当达到退火压强时(0.8 atm)关闭气路，开始程序降温;

若需继续左靶溅射，则关闭氩气，氧气等，待真空计示数降为“0”时，关闭进气阀，然后全开闸板阀，重抽真空

17.待抽到2×10-4Pa时，打到“左靶”，重复步骤9-15；

三、关闭仪器

18.溅射完毕，射频功率源Ua粗调回“0”，Ua细调回“0”，暂停射频功率源(按下红

灯“OFF”)，关闭氩气，氧气等，待真空计降为“0”时，关闭进气阀，

19.关闭流量计真空计关闭闸板阀分子泵打到“Stop”（冷却

10min）

20.10min后，关分子泵电源关电磁阀关机械泵关射频功率源

关总电源。

超高真空PLD操作规程

高真空的获得

1. 启动冷水机（平时总是运转的），打开设备总电源，开真空计电源，开分子泵电源

预热（5min）。

2. 手动打开大气充气阀；打开真空腔门，放置基片，关充气阀。

3. 启动机械泵，1min后，启动预抽阀，开旁抽阀。

4. 当气压小于5帕时，关旁抽阀，关预抽阀。

5. 开前级阀；手动开闸板阀（接近开启、关闭时，闸板阀会发出机械声）。

6. 当真空室气压小于5Pa时，开分子泵（完全启动约5min）,直至获得所需高真空。溅射程序

1. 待压强达到实验要求的背底真空时，（a. 通过小激光器确定光路；b. 准备运行激光器：首先将激光器后面板的红色Mains开关置于On状态，Key Switch处于1位置，激光器按程序开始490 s 预热；c. 预热完毕，通过功率计得到实验所需的实际能量。）首先关闭闸板阀，然后回旋3圈后，打开气路，调整闸板阀，使气压达到工作压强。

2. 接通样品加热电源，设置加热程序，启动程序，按电源的启动开关开始程序加热，注意：电流控制钮不得超过标记的极限位置（10 A）！！！

3. 衬底温度达到预定温度时，关闭高真空溅射装置靶材与样品台间的挡板，保证样品台被全部遮挡；

4. 打开激光器前面板的出光挡板，按激光器控制板的RUN/STOP按键，再按EXE，激光自动输出，戴上防护眼镜，注意防护眼睛！

5. 按REPEAT调节频率，按ENTER确认；按HV键调节激光器工作电压，按ENTER

确认，可获得所需能量值的激光输出；

6.首先进行预溅射。打开溅射靶材与样品台间的挡板，计时，正式溅射。

关机程序

1. 溅射完毕后，按激光控制面板的RUN/STOP停止激光输出，关闭激光器前面板的出光挡板，关闭闸板阀，关闭分子泵。

2.如有必要充入氧气，当达到退火压强时(0.8 atm)关闭气路，开始程序降温。

3. 当分子泵工作频率低于50时，关前级阀。

4. 分子泵完全停止后，关分子泵电源，关机械泵。注意：关掉控制柜总电源以前，应保证分子泵冷却10min。

关闭激光器( ! ? )：如果长时间不再进行溅射，按F10，依次按下ENTER、EXE键；

待显示屏出现“switch mains off”标志后，置Key Switch处于0位置；将Mains

处于off位置。

脉冲激光沉积（PLD）

Pulsed Laser Deposition

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广，最有希望的制膜技术。

简单来说，脉冲激光沉积PLD(Pulsed Laser Deposition)就是脉冲激光光束聚焦再固体靶面上，激光超强的功率使得靶物质快速等离子化，然后溅镀到目标物上。

脉冲激光沉积的优点有：

1.由于激光光子能量很高，可溅射制备很多困难的镀层：如高温超导薄膜，陶瓷氧化物薄膜，多层金属薄膜等；PLD可以用来合成纳米管，纳米粉末等

2.PLD可以非常容易的连续融化多个材料，实现多层膜制备

3.PLD可以通过控制激光能量和脉冲数，精密的控制膜厚。

脉冲激光沉积对激光器的要求有：

1.尽可能避免热效应：激光波长越短，越容易实现“冷加工”所以193nm,248nm的准分子激光器和266nm,355nm的高次谐波ND:YAG固态激光器为客户所常用

2.大能量，短脉冲创造超过靶材的阈值的功率密度

3.比较高的重复频率，提升溅射速度。

4.激光器使用简单，寿命长，易于维护（这一点Nd:YAG固态激光器要好于准分子激光器）

先锋公司相关产品

激光光源部分：法国Quantel公司的脉冲Nd:YAG激光器，(链接)

推荐型号：

1.Brillant B 系列：即插即用型3倍频（355nm），4倍频（266nm）结构；用户使用方便，也是商用PLD系统OEM厂家的选择。

2.YG980系列：高能量输出，工作稳定，维护方便。是科研用PLD系统的首选。

测试系统部分：

1.等离子体光谱测试系统：英国Andor公司，

2.真空腔残余气体分析仪：美国SRS公司RGA200等

3.红外热像仪：美国Electrophysics公司PV320等

旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片泵有单级和双级两种。所谓双级，就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的，以获得较高的真空度。旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分，当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低，泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强，因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置，气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。