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2007年第1期

溅射镀膜进展
磁控溅射是在玻璃上沉积薄膜的一种真空镀膜技术。自20世纪60年代末发明以来，溅
射电极经历了一系列演变。最重要的技术进步是旋转筒式磁控管及先进旋转筒式溅射靶的使
用。这两项并行进展使镀膜效率大为提高，同时使成本显著降低，与此同时镀膜质量获得保
证，厚度均匀性得到改善。
本文表明转动式磁控溅射是一种最经济的和效果良好的工艺。平面磁控溅射镀膜工艺中
的一些不足之处，通过采用旋转筒式技术可以予以克服。采用旋转筒式磁控镀膜工艺的主要
优点有三：可制成多种镀膜、充分利用原材料、可使粉末密度提高两倍，从而提高了溅射速
度并可制成复杂结构。．
转动式溅射靶
随着市场对磁控溅射真空镀膜的兴趣增长，制造靶材业因而扩展。由于热喷涂技术的适
应性强，成为制造溅射靶的首选工艺。有三个参数直接影响着制造商的总成本：
(1)材料成分：掺杂材料可以是化学配比成分，也可以是非化学配比成分，不受相图
制约，因而操作者可开发出传统靶材铸造工艺无法制成的特种镀膜。热喷涂无需考虑溶解度
的限制。喷涂前只需备好适当比例的简单混合物即可制出两种材料制成的混合靶材。
(2)材料广泛性：几乎所有原料均可用于喷涂，不管是低熔点金属还是高熔点陶瓷。
(3)靶材灵活性：耐用靶材(犬骨形)使材料两端的厚度增大，结果使材料利用率提
高，多种材料均可使用，而且可制出不同长度的靶，最长可达380cm。
利用先进的筒式靶管可制出SnO2、TiO2、SiO2以及$i3N4等多种常用薄膜或多层镀膜。
硅l铝靶
SiO2和Si4薄膜系以Si(AI)靶溅射而成。用热喷涂技术制造Si(AI)靶吸取了热喷
涂工艺的重要优点。在溅射靶外形方面非常灵活，直径、长度可在大范围内变动，可制成平
直的或犬骨状端面；而且溅射靶层厚可达9mm．，从而提高了溅射靶的效率。铝的掺杂量可
在0~lgwt％之间变动，而最终化学成分可严格控制。将标准6Ⅱ衄厚溅射靶改为新的9mm
靶(含50％以上的原材料)，使镀膜成本下降3％还多。由于换靶次数减少，而使有效工作
时间提高了5％。
高密度锡
标准热喷涂锡靶拥有90％的理论密度，测定的含氧量达2000ppm。但是热喷涂工艺的进
步使锡靶的密度提高，达到了98％的理论密度，同时使含氧量降至250ppm以下。
电弧率、烧蚀行为、沉积率及电流．电压特性等使高密度锡靶的溅射性能非常好。此外，
改进的热喷涂工艺还可对晶粒形貌、晶粒取向和材料密度进行精密调节。这些可灵活调节的
因素使特种溅射或镀膜特性成为可能，从而大大降低了成本。
氧化钛
1Ii0靶的生产可用于展示热喷涂技术如何完善改进了靶材的制造。首先，高温工艺使氧

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化钛陶瓷熔化。与此同时，氧化钛部分被气体还原，转为导电相。在高冷却速度条件下，直
至室温该相仍保持导电性。在反应过程中，该材料稳定度大为提高而无需反馈线路进行调控，
从而提高了溅射沉积速度。
铟锡氧化物
这是显示器市场广泛应用的透明导电薄膜。其应用范围包括平板显示器，如LCD、PDP
和OLED等，其中铟锡氧化物起着透明电极的作用。
平面陶瓷靶由一个或多个焊于金属板上的陶瓷片构成。当前，以平面陶瓷靶进行DC磁
控溅射已成为在玻璃或塑料底板上进行铟锡氧化物(IrI’O)沉积的普通应用技术。虽然应用
面广，但是因其平面结构而带来若干局限。
旋转筒状I1Io靶克服了平面陶瓷I1Io靶的局限性，其优点包括：
①更大的有效靶源量、靶材利用率高，因而降低了停机时间；②提高了反应沉积过程的
稳定性：③改善了靶冷却技术，从而提高了功率密度和沉积速率；④先期现场测试表明，在
靶利用率提高一倍的同时，业主总成本减少了每平米40％以上。
三种磁效应
对磁场加以控制很关键，因为它影响溅射镀膜的三个主要特性：厚度均匀性、高沉积速
率和靶材利用最大化。
市场对厚度均匀性提出苛刻的要求。在3m宽的底板上，厚度误差不得超过几个百分点。
磁场强度是仅次于气体调节的另一个监控手段，用以确保镀膜均匀性达到要求。
溅射靶表面处的磁场应仔细监控以期满足高沉积速度、理想厚度均匀性和尽可能节约原
材料三项综合指标。
为满足三项技术指标，比利时贝卡尔特公司采用了一种可调节磁汇流条(Adgmtable
MagnetBar)，这是专为大面积转动式筒形磁控管溅射装置而设计的。连同以前在磁学与力
学方面的改进，整个磁条形成一个装于水导管之上的极靴上的磁铁组合件。该磁条是自动的、
易于操作，且可与一种脱机测量装置配合。新设计方案可水平使用也可垂直使用，而且为使
溅射靶利用达到最佳，而使调节更加灵活。这种磁条对高级玻璃镀膜机充分发挥水平起了关
键作用。一：
转动式磁控管引线端子
旋转磁控工艺代表了新一代硬件装备，它包含了两种新型技术。两种技术加起来可以解
决大功