(C)基片表面的颗粒物质将会使薄膜产生针孔和形成沉积污染，因此，沉积前应对基片进行彻底清 洗，尽可能保证基片不受污染或不携带微粒状污染物。
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第一部分 真空镀膜基础
1.4 薄膜技术
薄膜技术主要包括薄膜的制备技术和薄膜材料研究，薄膜的制备技术又称为镀膜技术。薄膜的制备 方法以气相沉积方法为主，包括物理气相沉积方法（PVD）和化学气相沉积方法(CVD)。
被吸附的气体分子停留在表面上的时间，可通过平均吸附时间(即从吸附到表面至从表面解吸所需 的时间的平均值)来确定。由于与镀膜技术有关的一些金属材料的解吸激活能Ed值均较大，故膜材在基
片上停留时间是较长的。
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第一部分 真空镀膜基础
1.3 薄膜的形成
薄膜在基片上的成长过程可以通过电子显微镜来观察。当入射的膜材蒸汽在基片上凝结时，最初出现 大量晶核。例如在300度时向岩盐上蒸镀金，每平方厘米面积上可以产生大约10的11次方个晶核，核的大 小约为2nm，而且这些晶核在基片表面上随机分布，它们之间的距离为30nm。然后，晶核继续长大，但 数量并不显著增多，入射原子在表面上的自由移动，并把已有的晶核连接起来，并反射或吸解掉成核位置 以外的撞击原子。当晶核生长到相互接触时，即开始合并，这时几何形状和方位迅速发生变化。此时如果 切断入射的膜材蒸汽，合并现象就会停止，但是己经合并的晶核，其合并过程仍会继续进行。 一个晶核的再结晶过程对于确定最终的薄膜结构非常重要。再结晶的程度和消失的晶向，一定程度取决于 有关晶核的大小。一般来说是较大的晶核吃掉较小的晶核。
在各种薄膜沉积技术中，磁控溅射技术由于能制备高熔点材料、复合材料薄膜以及沉积速率快、可控 性好等优点得到了日益广泛的应用。目前，磁控溅射镀膜已经成为工业镀膜生产中最主要的技术之一。
物理气相沉积(PVD)工艺方法分类
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第二部分 溅射及辉光放电
2.1 溅射机理
用高能粒子(大多数是由电场加速的气体正离子)撞击固体表面(靶)，使固体原子(分子)从表面射出的 现象称为溅射。溅射现象很早就为人们所认识，通过前人的大量实验研究，我们对这一重要物理现象得出 以下几点结论:
(1)溅射率随入射离子能量的增加而增大;而在离子能量增加到一定程度时，由于离子注入效应，溅 射率将随之减小;
(2)溅射率的大小与入射粒子的质量有关: (3)当入射离子的能量低于某一临界值(阀值)时，不会发生溅射; (4)溅射原子的能量比蒸发原子的能量大许多倍; (5)入射离子的能量很低时，溅射原子角分布就不完全符合余弦分布规律。角分布还与入射离子方 向有关。从单晶靶溅射出来的原子趋向于集中在晶体密度最大的方向。 (6)因为电子的质量很小，所以即使使用具有极高能量的电子轰击靶材也不会产生溅射现象。由于 溅射是一个极为复杂的物理过程，涉及的因素很多，长期以来对于溅射机理虽然进行了很多的研究，提
(b)在溅射气压下，扩散泵抽气效力很低，扩散泵油的回流现象十分严重。由于阻尼器各板间的距 离相当于此压强下平均自由程的若干倍，故仅靠阻尼器将不足以阻止这些气体进入真空室。因此，通常 需要在放电区与阻尼器之间进行某种形式的气体调节，例如在系统中利用高真空阀门作为节气阀，即可 轻易地解决这一问题。另外，如果将阻尼器与涡轮分子泵结合起来，代替扩散泵，将会消除这种污染。
磁控溅射原理详细介绍
第一失去动能被表面所吸附或反射回到空间中去，被吸附的分子同固体之间或在其 自身的内部通过能量的再分配，最后稳定于某一水平面上。被吸附的分子在表面停留期间有时会得到解 吸活化能而从表面上脱附，再回至lJ空间去，其解吸的几率可以根据物理吸附和化学吸附分别予以考虑。 产生物理吸附的几率称为冷凝系数，产生化学吸附的几率称为粘着几率。就气体而言，冷凝系数介于0. 1和1之间;就蒸发金属而言，可近似考虑为1;清洁金属表面的粘着几率在0.1和1的范围内。而且温度越 高，粘着几率越小。
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第一部分 真空镀膜基础
1.3 薄膜的形成
靶材粒子入射到基片上，在沉积成膜的过程中有几个问题必须考虑。 (1)沉积速率 沉积速率Q是指从靶材上溅射出来的物质，在单位时间内沉积到基片上的厚度，该速率与溅射率S 成正比，即有:
式中，C为与溅射装置有关的特征常数;I为离子流;S为溅射率。
上式表明，对于一定的溅射装置(即C为确定值)和一定的工作气体，提高沉积速率的有效办法是提高离 子流工。但是，如前所述，在不增高电压的条件下，增加丁值就只有增高丁作气体的压力。图2.4示出了 气体压力与溅射率的关系曲线。由图可知，当压力增高到一定值时，溅射率将开始明显下降。这是由于 靶材粒子的背反射和散射增大所引起的。事实上，在大约10Pa的气压下，从阴极靶溅射出来的粒子中， 只有10%左右才能够穿越阴极暗区，所以由溅射率来考虑气压的最佳值是比较适当的。当然，应注意气 压升高对薄膜质量的影响。
图1 溅射率与Ar气压强的关系
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第一部分 真空镀膜基础
1.3 薄膜的形成
(2)沉积薄膜的纯度 为了提高沉积薄膜的纯度，必须尽量减少沉积到基片上的杂质的量。这里所说的杂质主要是指真空
室的残余气体。因为通常有约百分之几的溅射气体分子注入沉积薄膜中，特别是在基片加偏压时。欲降 低残余气体压力，提高薄膜的纯度，可采取提高本底真空度和增加送氢量这两项有效措施。 (3)沉积过程中的污染
众所周知，在通入溅射气体之前，把真空室内的压强降低到高真空区内是很有必要的，因此原有 工作气体的分压极低。即便如此，仍可存在许多污染源:
(a)真空室壁和真空室中的其他零件可能会有吸附气体，如水蒸气和二氧化碳等。由于辉光放电中 电子和离子的轰击作用，这些气体可能重新释出。因此，可能接触辉光的一切表面都必须在沉积过程中 适当冷却，以便使其在沉积的最初几分钟内达到热平衡。
当结晶不断接合时，就构成了一种网膜，网膜上分布着不规则的形状开口。当膜的平均厚度进一步增 加时，网膜就发展成为连续的薄膜。这时入射膜材的原子即开始撞击同类原子，其结合能即可提高，因此 反射或解吸现象明显减少。膜的生长在蒸发与溅射两种不同工艺中是不同的。一般来说，就最初所成的孤 立的晶核结构而言，溅射法晶核形状小，数目多，密度大。