实验一真空蒸发和磁控溅射制备薄膜

实验一真空蒸发和磁控溅射薄一、通过实验掌握磁控溅射、真空蒸发薄膜的基本原理,了解磁控溅射、真空蒸发薄膜的过程.现象有更次的了解.二、特别是在电子工业中占有极其重要的地位.例如光电极器件、各艺水平的重要.1、真空蒸发薄膜原 n(rr')2

p源到衬底的距离为Ｌ（ｃｍ10L，

p 10L(r

lgpATuTuTNm

4.375103Nm为质量蒸发速率，即单位时间从单位面积蒸发的质量：2溅射过程的基础是电极间一定气压的气体的辉光放电.如图1所示,以靶为阴极,衬底为阳极,阴极与阳极距离通常小于10cm,真空腔体内充入惰性气体,压力维持于0.1Torr1.

的能量小于气体原子的离化能时,原子被激发至高能态,然后发射光子退激发,产生辉光.若转移的能量足够高,原子被理化,产生离子,并被加速轰击阴极,是阴极表面的原子被从表面发射出来,产生溅射.这种过程就是最简单的阴极溅射.为了提高溅射效率,70年代在阴极溅射的基础上发展起起来的一种新磁控溅射是在溅射区加了与电场方向垂直的磁场,处于交变电场E和BdV

e(EVB)式中e和m分别为电子的2所示,即电子以轮摆线的形式E、B的方向前进,从而极大地延长次就损失一次能量,故经过多次的碰撞后丧失了能量而成为“最终电 图4.一个实际的平面磁控溅射 图5.图4所示的磁控溅射靶工作时的辉光平面磁控溅射靶是小型磁控溅射镀膜装置中通常采用的.如图3所示,一组磁铁放置于靶后面,产生平行于靶表面的磁场.典型的磁场强度为几百.在溅射过程中,等离子体功率的大部分是以热形式耗散于靶上,为避免出现过热,靶通常需要水冷却.靶通常用机械方法固定.为防止对靶的边缘或背面材料的溅射,靶边缘用接地挡板.图4示出了一个实际的平面磁控溅射靶,安装于一个蒸空法兰上.图5则显示了改靶工作时表面出现的辉光.6实验中所采用的镀膜装置盖盖 安装待镀的玻璃衬底（71Pa热偶规读数到达1Pa量级后开启涡轮分子泵,记录分子泵由加速到-Pa蒸发舟冷却到150°以下后,使用盖挡住蒸发舟,并打开磁控溅维持10Pa的恒定气压;电源,衬底温度降到150°后关闭氩气;取5.9Pa作为记录的气压下限：01112131415161718191220Pa，所以在开始抽真空时实际气压1Pap＜1Pa（自动转换。涡轮分子泵的转速在达到最大转速450r/s后保持不变。356012.13.14.15.16.17.18.19.1.1.1.1.1.1.1.112值已达到13plgp=AT3，此时蒸气压为.1Pa铝的加热温度：T=B

≈1097K=824℃5150180°，开启氩气内的气压稳定在约10Pa。开启衬底加热电源，调节加热温度为待衬底温度达到约0℃后，打开直流溅射电源，调节溅射电流I=.，电压U=0，开始进行磁控溅射镀膜。此时，观察到真空腔内溅射靶材附近（阴极）出现略带蓝色的绿色环状辉光。这就是阴极出射的二次电子与气体分子碰撞，产生高能粒子或电离出阳离子，在等离子区域产生辉光放电的过程。由于靶材内部磁铁的束缚作用，这里产生的辉光便被局域在靶材表面。此时，正离子（r）在电场的作用下轰击阴极靶材，撞击出溅射原子或分子（此处为铜原子）并迁移至阳极衬底表面，在衬底上结晶成膜。101、开启机械泵抽粗真空时,记录到达1pa