暴一品
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李刘合
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刘峻曦
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张骁
原子核物理评论
doi:10.11804/NuclPhysRev.32.S1.52
高功率脉冲磁控溅射(High-power impulse magnetron sputtering，HiPIMS)是一种峰值功率极高，靶材原子高度离化的离化物理气相沉积技术。HiPIMS电源高压脉冲输出到磁控靶的脉冲功率密度可达103 kW/cm2；施加在溅射靶上的负电压只有在达到或超过“雪崩式”放电机制的阈值电压时才能获得百安级的靶电流峰值；在瞬时高压脉冲的作用下，靠近靶表面的离化区域等离子体密度可以达到1018～1019 m?3，试验测得Cu等离子体的离化率可达60%～70%；脉宽、频率、波形等脉冲特征对等离子体放电有显著影响，进而影响沉积速率和薄膜性能；相比直流磁控溅射，可以获得更加平滑致密的沉积薄膜，改善膜基结合反应，同时拥有良好的绕镀性；偏压、沉积速率和气压等会对HiPIMS的沉积过程产生影响，进而影响薄膜的显微组织和力学性能。
关键词:
磁控溅射
,
等离子体
,
HiPIMS
左潇
,
陈仁德
,
柯培玲
,
王铁钢
,
汪爱英
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.06.018
目的 探索高功率脉冲磁控溅射方法在大尺寸平面磁控溅射Cr靶过程中,近基底表面等离子体区域内的活性粒子分布特性以及辐射跃迁过程,为HiPIMS的规模化应用提供实验基础和理论依据.方法 选择不同高功率脉冲溅射脉冲电压、工作气压和耦合直流等关键沉积参数,采用等离子体发射光谱仪测量近基底表面等离子体区域内的光学发射光谱,分析原子特征谱线的种类、强度分布、离子谱线强度百分比、金属原子谱线含量等.结果 当脉冲电压到达700 V后,基底表面的等离子体区域内的金属离化率显著提高;脉冲电压为600 V时,适当增加工作气压至5.0 mTorr,能有效提高到达基底的Cr激发态粒子含量,工作气压的升高会降低金属离化率.增加耦合直流在一定程度上降低了能到达基底的活性Cr+和Cr*原子含量,为了保持一定的活性粒子比例,耦合直流应当小于1.0 A.结论 大面积高功率脉冲磁控溅射中的近表面等离子体区域内的主要活性粒子为Ar+和Cr*激发态原子,其主导的碰撞过程为Ar+的电离复合过程和Cr*的退激发过程,金属离化率还有待提高.
关键词:
高功率脉冲磁控溅射
,
近基底表面区域
,
发射光谱
,
耦合直流
