EPE

电子工业专用设备

EquipmentforElectronicProductsManufacturing

工艺与制造

真空磁控溅射镀膜设备

及工艺技术研究

程建平1，杨晓东1

(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024)

摘

要：磁控溅射技术在薄膜制备领域广泛应用，适合的工艺和制造技术对磁控溅射镀膜有着

重要的影响。介绍了用于薄膜电路的生产工艺流程以及由此而决定的设备组成及控制技术，并重点叙述了薄膜制备的方法、参数选择、设备设计方法。关键词：磁控溅射；镀膜工艺；设备中图分类号：TP2

文献标识码：A

文章编号：1004-4507(2009)11-0027-05

ResearchoftheVacuumMagnetronSputteringDeposition

EquipmentanditsPrdcess

CHENGJianping,YANGXiaodong

(Chinaelectronicstechnologygroupcorporationthesecondresearchinstitute,Taiyuan030024,China)

Abstract:ThetechnologyofVacuumMagnetronSputteringDepositioniswideusedonthefieldofthinfilmmanufacture.Appropriatetechnicsandmanufacturetechniquehaveimportantinfluencetothequalityoffilm.Flowchartofmanufacturingfilmcircuitandcorrelativeequipmentwithitscontroltech-niquearemainlymentionedinthearticle.Andthearticletriestosolvessomepracticalproblem,suchasthemethod,parameterandrelevantequipment.

Keywords:MS(MagnetronSputtering);Depositiontechnics;Depositionequipment

磁控溅射是一种物理气相沉积现象，属于辉光放电范畴，利用阴极溅射原理进行镀膜。膜层粒子来源于辉光放电中正离子对阴极靶材的溅射作用。

本设备的研制主要用于在陶瓷基片(氧化铝、氮化铝、氧化铍)上淀积集成元件，如薄膜电容、薄膜电感、薄膜电阻和分布参数电路元件。沉积物包

收稿日期：2009-10-20

括：Ni/Cr-Au,TiW-Au以及TaN-TiW-Au。经合理的温度频率特性好，可工艺配置，所制作元件精度高、以工作在毫米波段，且集成度高，尺寸小。

针对磁控溅射原理及具体应用，本设备融合了先进的设备设计及制造技术、工艺技术、控制技术，保证了设备的稳定性和可靠性。

（总第178期）27

工艺与制造

电子工业专用设备

EquipmentforElectronicProductsManufacturing

EPE

1

磁控溅射工艺流程及工艺参数

在镀膜过程中，工艺的选择对薄膜的性能具有重要的影响，根据磁控溅射技术原理，结合设备的实际应用，制定工艺流程如图1。

基片清洗

装片抽本底真空

抽本底真空

预溅射

氩气分亚加热溅射(或多次溅射)退火(可选)冷却包装、入库

性能测试

表面检验

卸片

图1

工艺流程图

1.1基片清洗

薄膜基片的清洗方法主要根据薄膜生长方法和薄膜使用目的选定。

清洗的主要目的是去除表面污物和化学污物，还应考虑表面的粗化。一般实验室所用的清洗方法：

去除基片表面油脂成分的清洗方法是，首先用异丙醇蒸汽对基片表面进行脱脂清洗，随后用流动水充分冲洗，再依次在乙醇、丙酮中浸泡后用干燥机快速烘干。1.2抽本底真空

本底真空一般应控制在2×10-4Pa以上，以尽量减少真空腔体内的残余气体，保证薄膜的纯洁度。残余气体由质谱仪监测。1.3加热

烘烤的作用包括：基片表面除气取水，提高膜—基结合力；消除薄膜应力，提高膜层粒子的聚集度。一般选择在150～200℃之间。1.4氩气分压

直流溅射建立满足辉光放电的气压条件，一般选择0.01～1Pa范围内，射频溅射相对于直流溅射更容易起辉，压力更低；1.5预溅射

对于靶材材料易氧化，在表面形成一层氧化（总第178期）膜，预溅射是通过离子轰击的方法去除靶材氧化膜，以及其他非靶材物质。轰击出来的粒子附着在遮挡屏上，通过定时清洗清除出真空室。

预溅射功率根据溅射功率决定，一般略高于溅射功率，时间由靶材的材料及氧化程度决定。

1.6溅射

溅射建立在等离子体的条件下，氩气电离后形成的正离子高速轰击靶材表面，使靶材粒子溅射出来到达基片表面形成薄膜。

溅射功率根据膜层厚度来决定，本设备在100W以上及可以起辉，故选择功率应高于100W。1.7退火

靶材材料与基片材料的热膨胀系数的差异，会影响薄膜与基片的结合力。适当应用退火工艺，可以有效提高结合力。退火温度选择在400℃以下，一般高于基片烘烤温度。

2系统组成及设计思路

根据磁控溅射工艺需要，进行系统设计：设备

主要由真空室、真空系统、磁控溅射源、加热及温控系统、进气系统、膜厚测量系统、残余气体分析系统、工件转架及遮挡屏等组成。2.1真空室

真空室的设计综合考虑各种影响设备正常运行的因素，包括：合理的结构(圆形立式)；

尺寸满足φ600mm×600mm的内部尺寸；壳体材料低放气量(选用1Cr18Ni9Ti)；厚度满足真空容器要求(6mm)；冷却(腔体外壁水道)；真空密封(磁流体动密封、硅橡胶静密封)等。2.2真空系统

由于本设备产品对膜层的高质量要求，极限真空要求为8×10-5Pa，以尽量减少真空室内的残余气体。为建立符合工艺要求的超高真空环境，真空抽气系统由德国莱宝分子泵(T1600)+机械泵(D65B)构成，分子泵抽速可调，在分压的过程中可

EPE

电子工业专用设备

EquipmentforElectronicProductsManufacturing

工艺与制造

减少氩气的消耗量。2.3磁控溅射源

磁控溅射源是设备的核心部 …… 此处隐藏：3938字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……