测控溅射仪学习教案.pptx

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1、会计学1测控溅射仪测控溅射仪第一页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n常用的镀膜方法常用的镀膜方法常压：常压：低压：低压：喷涂喷涂电镀电镀流延流延物理气相沉积物理气相沉积化学气相沉积化学气相沉积蒸镀蒸镀分子束外延分子束外延激光脉冲沉积激光脉冲沉积磁控溅射磁控溅射CVDALD第1页/共19页第二页，编辑于星期日：十六点 五十五分。e1Are2e3E基片溅射靶靶原子e1eAr+NNSS磁控溅射：磁控溅射：在二极在二极溅射溅射中增加一个平行于靶表面的封闭中增加一个平行于靶表面的封闭磁场磁场，借，借助于靶表面上形成的正交电磁场，把二次电子束缚在靶表面特定区助于靶表面上形成的正交电磁场，把二次电子束

2、缚在靶表面特定区域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现高速率溅射的域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现高速率溅射的过程。过程。第2页/共19页第三页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n磁控溅射的优缺点磁控溅射的优缺点n n优点：优点：n n1 1 1 1）适用面广，对于任何待镀材料，）适用面广，对于任何待镀材料，）适用面广，对于任何待镀材料，）适用面广，对于任何待镀材料，只要能作成靶材，就可以实现溅射；只要能作成靶材，就可以实现溅射；只要能作成靶材，就可以实现溅射；只要能作成靶材，就可以实现溅射；n n2 2 2 2）溅射所获得的薄膜于基片结合较）溅射所获得的薄膜于基片结

3、合较）溅射所获得的薄膜于基片结合较）溅射所获得的薄膜于基片结合较好；好；好；好；n n3 3 3 3）溅射所获得的薄膜纯度高，致密）溅射所获得的薄膜纯度高，致密）溅射所获得的薄膜纯度高，致密）溅射所获得的薄膜纯度高，致密性好；性好；性好；性好；n n4 4 4 4）溅射工艺可重复性好，膜厚可控）溅射工艺可重复性好，膜厚可控）溅射工艺可重复性好，膜厚可控）溅射工艺可重复性好，膜厚可控制，同时可以在大面积基片上获得厚制，同时可以在大面积基片上获得厚制，同时可以在大面积基片上获得厚制，同时可以在大面积基片上获得厚度均匀的薄膜。度均匀的薄膜。度均匀的薄膜。度均匀的薄膜。n n缺点：缺点：n n不适用于

4、异形面镀膜不适用于异形面镀膜不适用于异形面镀膜不适用于异形面镀膜n n基片会受到等离子体的辅照等作用而基片会受到等离子体的辅照等作用而基片会受到等离子体的辅照等作用而基片会受到等离子体的辅照等作用而产生温升产生温升产生温升产生温升。第3页/共19页第四页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n一台磁控溅射设备，按照功能划分，主要可分为以一台磁控溅射设备，按照功能划分，主要可分为以下部分下部分水冷系统水冷系统真空系统真空系统溅射系统溅射系统气路气路第4页/共19页第五页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n水冷系统：水冷系统：水冷系统：水冷系统：n n进水管进水管进水管进水管n n出水管出水管

5、出水管出水管n n循环泵循环泵循环泵循环泵n n水冷机水冷机水冷机水冷机n n主要的冷却部位主要的冷却部位主要的冷却部位主要的冷却部位n n分子泵分子泵分子泵分子泵n n靶材靶材靶材靶材n n样品台样品台样品台样品台n n真空腔真空腔真空腔真空腔开机前必须先开冷却水开机前必须先开冷却水第5页/共19页第六页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n真空系统真空系统真空系统真空系统n n机械泵：机械泵：机械泵：机械泵：n n粗抽真空，极限粗抽真空，极限粗抽真空，极限粗抽真空，极限10101010-2-2-2-2PaPaPaPan n分子泵：分子泵：分子泵：分子泵：n n抽高真空，极限抽高真空，极限

6、抽高真空，极限抽高真空，极限10101010-5-5-5-5PaPaPaPan n真空腔：真空腔：真空腔：真空腔：n n镀膜的场所镀膜的场所镀膜的场所镀膜的场所n n控制阀：控制阀：控制阀：控制阀：n n前级阀，旁抽阀，插板阀前级阀，旁抽阀，插板阀前级阀，旁抽阀，插板阀前级阀，旁抽阀，插板阀第6页/共19页第七页，编辑于星期日：十六点 五十五分。真空度的划分真空度的划分真空度的划分真空度的划分n n粗真空：粗真空：粗真空：粗真空：n n1*101*101*101*105 5 5 51*101*101*101*102 2 2 2 Pa Pa Pa Pa 分子间碰撞十分频繁分子间碰撞十分频繁分子间

7、碰撞十分频繁分子间碰撞十分频繁n n低真空：低真空：低真空：低真空：n n1*101*101*101*102 2 2 21*101*101*101*10-1-1-1-1 Pa Pa Pa Pa 分子间碰撞逐渐减少分子间碰撞逐渐减少分子间碰撞逐渐减少分子间碰撞逐渐减少n n高真空：高真空：高真空：高真空：n n1*101*101*101*10-1-1-1-11*101*101*101*10-6-6-6-6 Pa Pa Pa Pa 分子间碰撞大大减少分子间碰撞大大减少分子间碰撞大大减少分子间碰撞大大减少n n超高真空：超高真空：超高真空：超高真空：n n1*101*101*101*10-6-6-6

8、-61*101*101*101*10-9-9-9-9 Pa Pa Pa Pa 几乎不存在分子间碰撞几乎不存在分子间碰撞几乎不存在分子间碰撞几乎不存在分子间碰撞n n极高真空：极高真空：极高真空：极高真空：n n1*101*101*101*10-9-9-9-9 几乎不存在分子间碰撞几乎不存在分子间碰撞几乎不存在分子间碰撞几乎不存在分子间碰撞第7页/共19页第八页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n溅射系统溅射系统n n靶靶n n安装各种靶材安装各种靶材安装各种靶材安装各种靶材n n样品台样品台n n放置镀膜基体，通常放置镀膜基体，通常放置镀膜基体，通常放置镀膜基体，通常可旋转可旋转可旋转可旋

9、转n n溅射电源溅射电源n n直流电源，射频电源，直流电源，射频电源，直流电源，射频电源，直流电源，射频电源，脉冲电源脉冲电源脉冲电源脉冲电源第8页/共19页第九页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n气路气路n n气瓶气瓶n n溅射气体：溅射气体：溅射气体：溅射气体：ArArArAr气气气气n n反应气体：反应气体：反应气体：反应气体：O O O O2 2 2 2，N N N N2 2 2 2等等等等n n质量流量计质量流量计n nSccmSccmSccmSccm：标准：标准：标准：标准立方厘米每立方厘米每立方厘米每立方厘米每分钟分钟分钟分钟n n气管气管n n阀门阀门第9页/共19页第十

10、页，编辑于星期日：十六点 五十五分。磁控溅射都能做什么？磁控溅射都能做什么？硬质膜：硬质膜：功能膜：功能膜：智能膜：智能膜：CrOXTiN,AlTiNDLCITO,ZnOa-Si，mc-Si，CdS，CdTe各种纯金属膜：各种纯金属膜：Cu,Al,Bi,Au,AgAu-Cd,Ag-Cd,Cu-Zn,Ni-Ti第10页/共19页第十一页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n镀膜过程镀膜过程镀膜过程镀膜过程n n基体准备基体准备基体准备基体准备n n基体类型：高速钢和硬质合金、玻璃、基体类型：高速钢和硬质合金、玻璃、基体类型：高速钢和硬质合金、玻璃、基体类型：高速钢和硬质合金、玻璃、SiSiSi

11、Si、柔性集体、柔性集体、柔性集体、柔性集体n n基体清洗：丙酮、酒精、去离子水、等离子基体清洗：丙酮、酒精、去离子水、等离子基体清洗：丙酮、酒精、去离子水、等离子基体清洗：丙酮、酒精、去离子水、等离子n n抽真空抽真空抽真空抽真空n n低真空：机械泵低真空：机械泵低真空：机械泵低真空：机械泵1-10Pa1-10Pa1-10Pa1-10Pan n高真空：分子泵高真空：分子泵高真空：分子泵高真空：分子泵10101010-4-4-4-4PaPaPaPan n镀膜镀膜镀膜镀膜n n射频：导电和绝缘靶材，容易靶中毒的靶材射频：导电和绝缘靶材，容易靶中毒的靶材射频：导电和绝缘靶材，容易靶中毒的靶材射频：

12、导电和绝缘靶材，容易靶中毒的靶材n n直流：导电靶材直流：导电靶材直流：导电靶材直流：导电靶材n n冷却冷却冷却冷却n n破真空取样破真空取样破真空取样破真空取样第11页/共19页第十二页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n镀膜中可调参数镀膜中可调参数镀膜中可调参数镀膜中可调参数n n气压气压气压气压n n通过气体流量和插板阀开启大小调节通过气体流量和插板阀开启大小调节通过气体流量和插板阀开启大小调节通过气体流量和插板阀开启大小调节n n影响成膜速度和成膜质量影响成膜速度和成膜质量影响成膜速度和成膜质量影响成膜速度和成膜质量n n温度温度温度温度n n通过样品台加热和水冷模块调节通过样品台

13、加热和水冷模块调节通过样品台加热和水冷模块调节通过样品台加热和水冷模块调节n n影响膜的结晶程度和应力水平影响膜的结晶程度和应力水平影响膜的结晶程度和应力水平影响膜的结晶程度和应力水平n n功率功率功率功率n n通过射频电源和直流电源控制器调节通过射频电源和直流电源控制器调节通过射频电源和直流电源控制器调节通过射频电源和直流电源控制器调节n n影响成膜速度和结晶程度影响成膜速度和结晶程度影响成膜速度和结晶程度影响成膜速度和结晶程度n n偏压偏压偏压偏压n n通过偏压电源控制器调节通过偏压电源控制器调节通过偏压电源控制器调节通过偏压电源控制器调节n n影响成膜质量和应力水平影响成膜质量和应力水平

14、影响成膜质量和应力水平影响成膜质量和应力水平n n靶基距靶基距靶基距靶基距n n影响成膜速度和成膜质量影响成膜速度和成膜质量影响成膜速度和成膜质量影响成膜速度和成膜质量第12页/共19页第十三页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n薄膜的三种生长模式薄膜的三种生长模式n n岛状生长（岛状生长（Volmer-Weber型）型）n n层状生长（层状生长（Frank-Van der Merwe型）型）n n层岛复合生长（层岛复合生长（Stranski-Krastanov型）型）第13页/共19页第十四页，编辑于星期日：十六点 五十五分。常用的分析表征方法常用的分析表征方法n nX X射线衍射射线衍

15、射射线衍射射线衍射n n布拉格公式：布拉格公式：布拉格公式：布拉格公式：n n2dsin=n 2dsin=n n n用途用途用途用途n n材料的成分材料的成分材料的成分材料的成分n n材料内部原子或分材料内部原子或分材料内部原子或分材料内部原子或分子的结构或形态子的结构或形态子的结构或形态子的结构或形态n n应力水平分析应力水平分析应力水平分析应力水平分析第14页/共19页第十五页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n扫描电镜：扫描电镜：n n表面形貌表面形貌n n截面形态截面形态n n能谱分析能谱分析第15页/共19页第十六页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n透射电镜：原子级分辨率透

16、射电镜：原子级分辨率n n结晶状态结晶状态n n晶面间距晶面间距n n结晶取向结晶取向第16页/共19页第十七页，编辑于星期日：十六点 五十五分。n n其他表征方法其他表征方法n n划痕仪划痕仪n n结合力、硬度结合力、硬度结合力、硬度结合力、硬度n n纳米压入纳米压入n n显微硬度、应力显微硬度、应力显微硬度、应力显微硬度、应力-应变曲线应变曲线应变曲线应变曲线n nRaman（拉曼）（拉曼）n n键型、应力状态、元素比例键型、应力状态、元素比例键型、应力状态、元素比例键型、应力状态、元素比例n nXPS（X射线光电子能谱）射线光电子能谱）n n键能测量，成分分析、元素比例定性键能测量，成分分析、元素比例定性键能测量，成分分析、元素比例定性键能测量，成分分析、元素比例定性半定量半定量半定量半定量n nAuger（俄歇）（俄歇）n n成分分析、比例定量、深度剖析成分分析、比例定量、深度剖析成分分析、比例定量、深度剖析成分分析、比例定量、深度剖析第17页/共19页第十八页，编辑于星期日：十六点 五十五分。第18页/共19页第十九页，编辑于星期日：十六点 五十五分。