磁控溅射镀膜技术.ppt

镀膜讲义一、膜层的要求太阳能集热管内管外壁膜层的要求二、磁控溅射镀、膜层组织特点（二）膜层组织特点三、膜层的质量保证镀膜设备的一般要求四、磁控溅射镀膜技术及设备磁控溅射原理的要点（二）对磁控溅射靶的要求（三）平面靶的结构平面靶的结构（四）柱靶结构旋管型柱靶结构（五）三靶镀膜机抽气机组的阀大部分为气动挡板阀，光栅阀为电动，其控制较好，可以停在任意位置。光栅阀抽真空时全打开，镀膜时关到某一合适位置，其主要作用是镀膜时Ar气工作压力为5×10-1pa左右，此压强段，扩散泵抽速不稳，调节光栅阀可以让扩散泵工作较稳定，还能维持Ar气工作压力，减少Ar气、反应气体的损失量。
真空系统的预抽阀、前级阀、高阀等所有阀门都具有各自的重要作用，缺一不可。为了安全阀与阀、阀与泵之间互锁，真空度与泵、阀互锁。
三靶机的靶用直流电源，可恒流、恒压、恒功率。电气控制用PLC、触摸屏控制，可自动、手动控制。工件架能公转和自转，外动力通过转动密封轴带动公转盘转动，装玻璃管的自转轴上装有自转齿轮或链轮，在公转时与固定大齿圈或固定链条啮合，实现自转。工件架要转动平稳，保证自转，不卡死、不变形，具有一定的耐温性能。
真空测量：热偶规、电离规、热偶真空计、电离真空计（或复合真空计）
充气系统：充气接口为标准真空规管接口φ16，中心穿φ6×1的管，真空室内部的充气管为φ20左右的多孔管。三靶机通过改变孔的大小或排列密度来调节进气多少。可将充气管分3～4段，在真空室外用阀调节各段的进气量来满足工艺要求。要求送气平稳，进气管道、阀门都要小，而且精度要高，要匹配高精度的气体流量装置，包括质量流量计、质量控制器和显示仪表等。2、三靶镀膜机的维护与故障诊断4）系统经过较长时间运行后，若其他情况正常，抽速变小、真空度下降，说明泵有问题。
（1）主泵油变少，或氧化
（2）前级泵可能有问题
（3）主泵正常工作，真空度突然下降，可能是电炉丝断或接线断。一般电炉丝使用寿命为500小时，可以按时更换，也可备用电炉子。
5）保护真空电离规管不被氧化或烧坏，真空度＜6.7×10-1pa时，才能用电离规管。
6）经常检查机械泵油是否够量、变坏，及时加油或更换。
7）机械泵突然停止运转，先从电上找原因，再从泵自身找。8）机械泵运转过程中突然真空度下降，泵有响声且油位下降，可能是排气阀破裂，要更换。启动很长时间后，排气阀处仍有咕噜响声，并冒气泡，说明泵或系统有漏气，要检漏并排除。若泵运转中有较大噪音，则可能是滑片弹簧折断，使滑片不能正常运动，也可能是泵内润滑油路堵塞，可更换弹簧，疏通油路。
9）泵没问题，真空度抽得慢或不上升，只能检漏，可用酒精、丙酮粗检，重点检查动密封，再用氦质谱检漏仪精检。
10）经常检查水路、气路是否畅通，气压、水压、水温是否在正常要求范围内。（六）影响膜层质量的因素（七）靶的“中毒”“打火”“阳极消失”现象要想连续放电与溅射，只有提高电源的输出电压，这将使累积的正电位再上升，这个电位足够高时，以致绝缘膜中的电场强度超过它的击穿电压，绝缘膜将被击穿，从而引起（1）靶电流急剧增高，在电源内阻一定的情况下，溅射空间出现大电流低电压的电弧放电，即“打火”。（2）巨大电流流过靶面击穿点，导致靶材局部表面瞬间被加热至很高温度，引起靶材在击穿点附近局部熔化、蒸发，甚至喷射。导致溅射过程不稳定，靶面受损，缩短使用寿命并导致表面膜层有缺陷和组分变异。
阳极表面被化合物覆盖，电子无去处，形成阳极消失现象。电子会千方百计地在阳极上找到薄弱地域，集中轰击尚未被覆盖的地方，使阳极局部被加热，甚至被烧熔。采用中频交变电源与孪生靶（非平衡磁控溅射靶）联合使用是有效解决靶“中毒”、“打火”现象的最好办法。孪生靶与真空室绝缘，各自为悬浮电位，在溅射过程中两个靶周期性轮流作为阴极和阳极，靶在负半周时被正离子轰击溅射，靶在正半周时，等离子体中的电子被加速到达靶面，中和了靶面绝缘层上积累的正电荷，从而抑制了“打火”，可消除“阳极消失”现象。
中频电源加孪生靶的优点：
1、提高沉积速率，比直流电源溅射速率高2～3倍。
2、溅射过程中始终稳定工作在设定的工作点上。
3、由于抑制了“打火”，膜层缺陷密度比直流溅射小几个数量级。
4、沉积膜层更加致密，结合力更加牢固。
5、中频电源与靶连接简单，不像射频电源与靶之间连接有复杂的阻抗匹配调节问题。本节结束

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