磁控溅射镀膜技术的发展.pdf

第卷第期
462真空VACUUMVol.46,No.2
2009年3月Mar.2009

磁控溅射镀膜技术的发展

余东海，王成勇，成晓玲，宋月贤

（广东工业大学机电学院，广东广州510006）

摘要：磁控溅射由于其显著的优点应用日趋广泛，成为工业镀膜生产中最主要的技术之一，相应的溅
射技术与也取得了进一步的发展。非平衡磁控溅射改善了沉积室内等离子体的分布，提高了膜层质量；中
频和脉冲磁控溅射可有效避免反应溅射时的迟滞现象，消除靶中毒和打弧问题，提高制备化合物薄膜的
稳定性和沉积速率；改进的磁控溅射靶的设计可获得较高的靶材利用率；高速溅射和自溅射为溅射镀膜
技术开辟了新的应用领域。
关键词：镀膜技术；磁控溅射；磁控溅射靶
中图分类号：TB43文献标识码：A文章编号：1002-0322（2009）02-0019-07

Recentdevelopmentofmagnetronsputteringprocesses

YUDong-hai,WANGCheng-yong,CHENGXiao-ling,SONGYue-xian

(GuangdongUniversilyofTechnology,Guangzhou510006,China)

Abstract:Magnetronsputteringprocesseshavebeenwidelyappleedtothinfilmdepositionnowadaysinvariousindustrial
fieldsduetoitsoutstandingadvantages,andthetechnologyitselfisprogressingfurther.Theunbalancedmagnetronsputtering
processcanimprovetheplasmadistributionindepositionchambertomakefilmqualitybetter.Themedium-frequencyand
pulsedmagnetronsputteringprocesescanefficientlyavoidthehysteresisduringreactivesputteringtoeliminatetargetpoisoning
andarcing,thusimprovingthestabilityanddepositingrateinpreparingthincompoundfilms.Higherutilizationoftargetcan
beobtainedbyimprovedtargetdesign,andthehigh-speedsputteringandself-sputteringprovideanewfieldofapplications
inmagnetronsputteringcoatingprocesses.
Keywords:coatingtechnology;magnetronsputtering;magnetronsputteringtarget

溅射镀膜的原理[1]是稀薄气体在异常辉光也能进行;另外，还可降低溅射电压，使溅射在低
放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶气压，低电压状态下进行;同时放电电流也增大，
材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子并可独立控制，不受电压影响。在热阴极的前面
及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定增加一个电极（栅网状），构成四极溅射装置，可
的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表使放电趋于稳定。但是这些装置难以获得浓度较
面形成镀层。高的等离子体区，沉积速度较低，因而未获得广
溅射镀膜最初出现的是简单的直流二极溅泛的工业应用。
射，它的优点是装置简单，但是直流二极溅射沉磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，在
积速率低；为了保持自持放电，不能在低气压靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射
（＜0.1Pa）下进行；不能溅射绝缘材料等缺点限沉积速率低，等离子体离化率低等问题，成为目
制了其应用。在直流二极溅射装置中增加一个前镀膜工业主要方法之一。磁控溅射与其它镀膜
热阴极和辅助阳极，就构成直流三极溅射。增加技术相比具有如下特点：可制备成靶的材料广，
的热阴极和辅助阳极产生的热电子增强了溅射几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶
气体原子的电离，这样使溅射即使在低气压下材；在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积

收稿日期：2008-09-03
作者简介：余东海（1978-），男，广东省广州市人，博士生联系人：王成勇，教授。
*基金项目：国家自然科学基金（50775045）；东莞市科技计划项目（20071109）。
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配比精确恒定的合金；在