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这几个参数在磁控溅射镀膜工艺中会影响镀膜质量
来源: | 作者:admin | 发布时间: 2024-05-21 | 48 次浏览 | 分享到:

磁控溅射真空镀膜设备镀膜工艺主要受哪几个参数影响呢?磁控镀膜机里面的工艺参数有很多很多,每个参数对磁控镀膜系统来说都是非常重要的因素,因为一个参数未达标,都没办法完成所需要达到的要求,本期给大家介绍磁控溅射真空镀膜设备几个常见比较重要参数,希望能帮助到大家:

溅射阈值:

将靶材原子溅射出来所需的入射离子最小能量值。与入射离子的种类关系不大、与靶材有关。在能离子量超过溅射阈值后,随着离子能量的增加,在150ev以前,溅射产额和离子能量的平方成正比;在150ev~1kev范围内,溅射产额和离子能量成正比;在1kev~10kev范围内,溅射产额变化不显著;能量再增加,溅射产额却显示出下降的趋势。以下是几种金属用不同入射离子轰击的溅射阈值。


溅射产额:

入射离子轰击靶材时,平均每个正离子能从靶材打出的原子数。影响因素主要有以下几方面:


1、溅射产额随靶材原子序数的变化表现出某种周期性,随靶材原子d壳层电子填满程度的增加,溅射产额变大(大致的变化趋势)。

2、入射离子种类对溅射产额的影响,溅射产额随入射原子序数增加而周期性增加。相应于45Kev的各种入射离子,银、铜、钽的溅射产额

3、离子入射角度对溅射产额的影响,对相同的靶材和入射离子,溅射产额随离子入射角增大而增大,当角度增大到70°~80 °时,溅射产额最大。继续增大入射角,溅射产额急剧减小,90°时溅射产额为零。

4、靶材温度对溅射产额的影响,一般来说,在可以认为溅射产额同升华能密切相关的某一温度范围内,溅射产额几乎不随温度的变化而变化。当温度超过这一范围时,溅射产额有急剧增加的倾向。


想要按照客户需求和市场要求完成镀膜工艺和业务,针对磁控溅射真空镀膜设备来说,每一个参数都至关重要,都必须要按照严格要求达标才行。


如何解决膜层均匀性问题

磁控溅射真空镀膜机镀制薄膜,均匀性是一项重要指标,因此研究影响磁控溅射均匀性的影响因素,能更好的实现磁控溅射均匀镀膜。


简单的说磁控溅射就是在正交的电磁场中,闭合的磁场束缚电子围绕靶面做螺旋运动,在运动过程中不断撞击工作气体氩气电离出大量的氩离子,氩离子在电场作用下加速轰击靶材,溅射出靶原子离子(或分子)沉积在基片上形成薄膜。


所以要实现均匀的镀膜,就需要均匀的溅射出靶原子离子(或分子),这就要求轰击靶材的氩离子是均匀轰击的。由于氩离子是在电场作用下加速轰击靶材,所以要求电场均匀。而氩离子来源于闭合的磁场束缚的电子在运动中不断撞击形成,这就要求磁场均匀和氩气分布均匀。但是实际的磁控溅射装置中,这些因素都是很难完全绝对的均匀,这就有必要研究他们不均匀对成膜均匀性的影响。实际上磁场的均匀性和工作气体的均匀性是影响成膜均匀性的最主要因素。磁场大的位置膜厚,反之膜薄,磁场方向也是影响均匀性的重要因素。气压方面,在一定气压条件下,气压大的位置膜厚,反之膜薄。




那么磁控溅射真空镀膜机怎样解决不均匀性的问题呢?

1、要尽量保证磁场的均匀性和方向一致性,形成一个相对均匀的空间磁场。

2、要尽量保证气压上下的均匀性,真空腔体设计时,要考虑真空泵的安装位置,和工艺气体进气方式以及腔体内工艺气管的布局。

3、由于磁场和气压都不可能绝对理想,那么就可以通过气压的不均匀来补偿磁场不均匀,让最终薄膜均匀一致。

4、靶基距也是影响均匀性的重要因素。


影响靶材镀膜沉积速率的3个因素


影响沉积速率的因素有很多,包括工作气体的种类、工作气体的压力、溅射靶的温度、磁场强度等.但是今天,我们要谈谈影响磁控溅射靶材镀膜沉积速率的3个重要因素:溅射电压、电流和功率。


1、溅射电压 (V)

溅射电压对成膜速率的影响有这样一个规律:电压越高,溅射速率越快,而且这种影响在溅射沉积所需的能量范围内是缓和的、渐进的.在影响溅射系数的因素中,在溅射靶材和溅射气体之后,放电电压确实很重要.一般来说,在正常的磁控溅射过程中,放电电压越高,溅射系数越大,这意味着入射离子具有更高的能量.因此,固体靶材的原子更容易被溅射出并沉积在基板上形成薄膜。


2、溅射电流 (I)

磁控靶的溅射电流与溅射靶材表面的离子电流成正比,因此也是影响溅射速率的重要因素.磁控溅射有一个普遍规律,即在最佳气压下沉积速度最快(根据不同的溅射靶材和不同的溅射项目).因此,在不影响薄膜质量和满足客户要求的前提下,从溅射良率考虑气体压力的最佳值是合适的.改变溅射电流有两种方法:改变工作电压或改变工作气体压力。


3、溅射功率 (P)

溅射功率对沉积速率的影响类似于溅射电压.一般来说,提高磁控靶材的溅射功率可以提高成膜率.然而,这并不是一个普遍的规则.在磁控靶材的溅射电压低(例如200伏左右),溅射电流大的情况下,虽然平均溅射功率不低,但离子不能被溅射,也不能沉积.前提是要求施加在磁控靶材上的溅射电压足够高,使工作气体离子在阴极和阳极之间的电场中的能量足够大于靶材的"溅射能量阈值" 。


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