sputter基本原理培训

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1、演讲人：王金萍【SPUTTER基本原理】1目录第一章真空第二章等离子体第三章溅射原理第四章反应性溅射第五章溅射镀膜设备第六章溅射靶及靶材配置2目录第二章等离子体第三章溅射原理第四章反应性溅射第五章溅射镀膜设备第六章溅射靶及靶材配置3第一章真空第一章真空41-1生活中的真空1、大气压、真空、真空度？第一章真空5帕斯卡Pa：1Pa=1N/㎡标准大气压atm：1atm=101325Pa托Torr：1Torr=133.32Pa毫巴mbar：1mbar=100Pa2、压强单位第一章真空3.真空区域的划分6大气：103mbar低真空：103~10-3mba

2、r中真空：10-3~10-6mbar高真空：10-6~10-9mbar超高真空：＜10-9mbar第一章真空4.平均自由程72-2气体分子平均自由程不同真空度下的平均自由程：真空度平均自由程分子数（mbar）（cm）（个/cm3）1×1030.94×10-52.4×10191×10-20.94×1002.4×10141×10-60.94×1042.4×10101×10-100.94×1082.4×106第一章真空5.真空系统中气体的流动状态8第一章真空95.真空系统中气体的流动状态第一章真空6.真空的获得10旋叶泵旋叶泵的特点：经济耐用工作范围

3、：大气压~10-3mbar极限真空：10-3mbar缺点：振动、反油第一章真空7.真空的获得11罗茨泵机械泵的特点：启动快，抽速大工作范围：低、中真空极限真空：取决于前级泵罗茨泵压缩比较小，一般需要串联使用；第一章真空12涡轮分子泵涡轮分子泵的特点：抽速大、无油、启动快工作范围：10-2~10-6mbar极限真空：10-6mbar缺点：振动、成本高、易损7.真空的获得第一章真空13油扩散泵油扩散泵的特点：经济耐用、无振动工作范围：10-4~10-9mbar极限真空：~10-6mbar~10-9mbar（液氮冷却）缺点：反油、需预热7.真空的获得

4、第一章真空14真空泵极限压强（mbar）启动压强（mbar）旋叶泵1×10-31×103水蒸气喷射泵1×10-31×103罗茨泵取决于前级泵1×101涡轮分子泵1×10-61×10-2油扩散泵1×10-91×10-4溅射离子泵1×10-111×10-3钛升华泵1×10-111×10-3低温吸附泵1×10-121×10-3几种常用泵的极限压强与启动压强7.真空的获得目录第一章真空第三章溅射原理第四章反应性溅射第五章溅射镀膜设备第六章溅射靶及靶材配置15第二章等离子体第二章等离子体16等离子体是由部分分子、原子及原子被电离后产生的正离子和负电子

5、组成的离子化气体状物质，它是除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，呈准中性状态。2-1辉光放电第二章等离子体17自然中的等离子体：2-3雷电2-4极光第二章等离子体182-5日光灯2-4真空镀膜辉光放电等离子的应用：第二章等离子体19辉光放电产生的条件：在放电开始前，放电间隙间电场是均匀的；放电过程主要是靠阴极发射电子来维持的；放电气压一般维持在10~10-3mbar；放电电流密度一般要维持在10-1~102mA/cm2；电压一般为300~5000V；溅射所需要的轰击离子通常采用辉光放电获得。辉光放电是气体放电的一种类

6、型，是一种稳定的自持放电。辉光放电：第二章等离子体20阴极辉光区阴极暗区负辉光区法拉第暗区正柱区0电压空间静电荷两极区间辉光放电示意图1、在真空室内安置两个电极。2、通入压力为10-3~10-2Pa的气体（通常是Ar）。3、在电极上加上高电压。辉光放电产生等离子体辉光放电：目录第一章真空第二章等离子体第四章反应性溅射第五章溅射镀膜设备第六章溅射靶及靶材配置21第三章溅射原理第三章溅射原理-1（溅射电源）22直流溅射：用于导电靶中频溅射：用于导电靶射频溅射：用于绝缘靶不同的溅射电源：第三章溅射原理-2（直流溅射）23Pumpingsystemta

7、rgetPowersupplyPlasmasubstrateGasAr_电场+电场辉光效应3-1直流溅射示意图直流溅射原理图：第三章溅射原理-2（直流溅射）溅射气体应当具备的特性：对靶材程惰性；溅射率高；价格便宜；来源方便；Ar为较理想的选择为什么？溅射气体的选择：第三章溅射原理-2（直流溅射）大气成分分子量干洁空气中的含量（%）氮N228.0278.09氧O232.0020.95氩Ar39.940.93二氧化碳CO244.000.03氖Ne20.181.8×10-3氦He4.005.24×10-4甲烷CH416.042.2×10-4氪Kr8

8、3.701.1×10-4氧化氮N2O44.020.5×10-4氢H22.020.5×10-4氙Xe131.300.8×10-5臭氧O348.001.0