文档介绍：第四章真空溅射镀膜
Vacuum Sputtering Coating
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教学重点：溅射镀膜原理；磁控溅射靶；靶的磁场分布计算；典型镀膜机
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溅射技术
Sputtering Technique
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ig4-15
①圆平面靶
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②矩形平面靶
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③同轴圆柱靶
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④S枪（圆锥靶）
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⑤旋转圆柱靶（柱形平面靶）
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⑥特殊结构靶
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3）工作特性及参数
①电流电压特性：低压等离子体放电
电压↑，电流↑；
气压p↑，放电电压U↓，电流I↑；与靶的结构有关。
②沉积速率：单位时间成膜厚度 q r nm / min
相对沉积速率与气压的关系 P110 Fig4-19
沉积速率与靶电流的关系 P110 Fig4-21
沉积速率与靶基距的关系 P110 Fig4-20
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③功率效率=沉积速率（nm / min ）/靶功率密度（W/cm2）
最大功率密度功率过大会引起靶开裂、升华、熔化。
是限制沉积速率的重要因素；水冷系统的主要设计依据
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射频溅射镀膜
.(Radio Frequency) Sputtering Coating
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1）原理：解决绝缘材料的溅射
A+入射轰击，维持10-7s电位抵消，反转电极
e入射中和，维持10-9s，电荷中和
射频电源：正负半周各在10-7s左右
特点：气体极易被击穿，所以击穿（破裂）电压和放电电压仅为直流溅射
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2）装置射频二极溅射——
射频磁控溅射——二者区别：溅射靶有无磁场 P119，Fig4-32
 
3）电源电阻电容耦合
关键解决屏蔽问题：电源问题同轴传输导线；靶；
室体——用导体观察窗——金属网或旋转挡板
4）脉冲溅射
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Reaction Sputtering Coating
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1）定义：
溅射镀膜时，有目的地充入反应性气体，从而在基体上得不同于靶材的薄膜成分
2）原理机制
由于反应性气体的分压较低，所以气相反应很少，固相反应为多数
其中：靶面反应反应条件是反应气体气压较高时，
基体表面反应反应气体气压较低时
3）参数：改变反应气体与工作气体的比例，可以改变膜层成分
如由金属导电膜——半导体膜——绝缘膜
反应气体压力过高，会导致靶中毒，在靶面形成氧化物，使沉积速率大大下降。
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4）中频溅射——孪生中频靶
解决采用反应溅射制备化合物类介质膜存在的问题：
金属氧化物沉积过程中，有靶中毒、阳极消失、靶面和电极打火问题。
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Calculation of Magnetic Field Distribution
 
磁控靶设计的关键，直接影响靶材利用率和总体发射特性——膜厚分布均匀性
1）磁荷法永磁体端面有分离磁荷
2）等效电流法永磁体侧面有等效电流
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Typical Coating Equipment by Magnetron Sputtering
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1）间歇式（周期式），单室镀膜机 P113 Fig4-23
室门的结构：钟罩式，前开门式，上开盖（盒）式
靶的布置：中心圆柱靶，两侧矩形靶，下面圆平面靶，S-靶
工件架结构：旋转行星架，自转，公转，避免周期相同
2）半连续式多室镀膜机，有进出料室，P114，Fig4-24
批式装料出料，进料、预热、镀膜、冷却、出料，闸阀过渡
枚叶式柔性加工系统 
3）连续式：镀膜玻璃生产线， 5，7，9，11室， P115，Fig4-25
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第五章真空离子镀和离子束沉积
Ion Plating & Ion-beam Deposition
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真空离子镀
Ion Plating
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1）定义
沉积于基体上的膜材粒子中，有部分粒子是以离子形式入射沉积的。
特征：基片处于相对负电位，
基片及膜层在镀膜过程中始终受到高能离子（膜材离子、气体离子）的轰击
2）原理、结构蒸发+放电
工作程序：抽本底真空 10-3Pa
充气，工作真空 10-1~1Pa
基片加负电压，放电，离子轰击、清洗
大量蒸发，少量离化，沉积成膜
指标：膜材粒子的离化率
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3）离子轰击的作用：——适合于强度膜
①清洗基片及膜层表面去除气体和污物
②激活