濺射的原理

主要利用輝光放電（glow discharge）將氬氣（Ar）離子撞擊靶材（target）表面, 靶材的原子被彈出而堆積在基板（substrate）表面形成薄膜。濺鍍薄膜的性質(zhì)、均勻度都比蒸鍍薄膜來的好,但是鍍膜速度卻比蒸鍍慢很多。新型的濺鍍設(shè)備幾乎都使用強(qiáng)力磁鐵將電子成螺旋狀運(yùn)動(dòng)以加速靶材周圍的氬氣離子化,造成靶與氬氣離子間的撞擊機(jī)率增加, 提高濺鍍速率。一般金屬鍍膜大都采用直流濺鍍,而不導(dǎo)電的陶磁材料則使用RF交流濺鍍,基本的原理是在真空中利用輝光放電（glow discharge）將氬氣（Ar）離子撞擊靶材（target）表面，電漿中的陽離子會(huì)加速?zèng)_向作為被濺鍍材的負(fù)電極表面，這個(gè)沖擊將使靶材的物質(zhì)飛出而沉積在基板上形成薄膜。
一般來說，利用濺鍍制程進(jìn)行薄膜披覆有幾項(xiàng)特點(diǎn)：

（1）金屬、合金或絕緣物均可做成薄膜材料。（2）在適當(dāng)?shù)脑O(shè)定條件下可將多元復(fù)雜的靶材制作出同一組成的薄膜。（3）利用放電氣氛中加入氧或其它的活性氣體，可以制作靶材物質(zhì)與氣體分子的混合物或化合物。（4）靶材輸入電流及濺射時(shí)間可以控制，容易得到高精度的膜厚。（5）較其它制程利于生產(chǎn)大面積的均一薄膜。
（6）濺射粒子幾不受重力影響，靶材與基板位置可自由安排。（7）基板與膜的附著強(qiáng)度是一般蒸鍍膜的10倍以上，且由于濺射粒子帶有高能量，在成膜面會(huì)繼續(xù)表面擴(kuò)散而得到硬且致密的薄膜，同時(shí)此高能量使基板只要較低的溫度即可得到結(jié)晶膜。（8）薄膜形成初期成核密度高，可生產(chǎn)10nm以下的極薄連續(xù)膜。（9）靶材的壽命長，可長時(shí)間自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)。（10）靶材可制作成各種形狀，配合機(jī)臺(tái)的特殊設(shè)計(jì)做更好的控制及zui有效率的生產(chǎn)。

1、直流濺鍍（DC Sputtering）原理：（適合導(dǎo)體材料的濺鍍）

在真空濺鍍艙中打入Ar，電極加數(shù)KV的直流電，因而產(chǎn)生輝光放電。輝光放電將產(chǎn)生Ar電漿，電漿中因陰極電位降而加速（陰極帶負(fù)電荷），沖撞target表面，使target表面粒子濺射，濺射粒子沉積于substrate上，形成薄膜。

濺鍍于基板（substrate）的量正比于濺鍍裝置消耗電力，反比于氣體壓力及target到substrate的距離。

2、交流濺鍍（RF Sputtering）原理：（適合所有固體材料之濺鍍）

如果　target為絕緣體，則由于target表面帶正電位（target接負(fù)電（陰極）），因而造成靶材表面與陽極的電位差消失，不會(huì)持續(xù)放電，無法產(chǎn)生輝光放電效應(yīng)，所以若將直流供電改為RF電源，則絕緣體的target亦可維持輝光放電。接RF電源后，電漿中電子移動(dòng)度將大于離子移動(dòng)度，target表面累積過剩電子，target表面直流偏壓為負(fù)電位，如此即可濺鍍。

為使電力充分導(dǎo)入放電，在高周波電源及電極間插入阻抗匹配電路。阻抗匹配電路與target電極間串聯(lián)電容器，絕緣體target也會(huì)激起負(fù)電位偏壓。此負(fù)電位約在高周波濺鍍施加電壓的峰值（實(shí)效值的倍）。

Target在水冷時(shí)同時(shí)施加RF高電壓，所以水冷配管要使用teflon等絕緣物，并用電阻高的冷卻水，放電阻抗一般為1~10，以將匹配電路整合成電源的50。

在越短的時(shí)間內(nèi)表面負(fù)電位增加越多的話，越容易濺鍍，所以在RF供電頻率容許范圍內(nèi)，增加RF頻旅可增加成膜率。

三、濺鍍注意事項(xiàng)：

3.1 濺鍍時(shí)若欲增加成膜率，以提高cycle time，通常以加大濺鍍電壓或降低Ar流量（減少Ar壓力）行之，但Ar流量若過低將產(chǎn)生無法形成輝光放電的危險(xiǎn)，故還是以調(diào)整濺鍍功率及電壓為準(zhǔn)。

3.2 當(dāng)靶材變薄后，由于靶與透明片距離增加，所以成膜率將減少，請適時(shí)調(diào)整成膜率。

3.3 當(dāng)僅濺鍍一種材質(zhì)的靶材時(shí)，請盡量降低透明片的溫度以使濺鍍粒子打到透明片上不致得到過多能量，因而破壞鍵結(jié)，又反彈回去（適用于CD、DVD）。但在鍍多層膜時(shí)，鍍第二層以上時(shí)即需提高溫度以使濺鍍面溫度與盡量與濺鍍粒子溫度接近，增加界面間的平整性（適用于CD-RW、DVD-RAM）。

3.4 Ar流量過高會(huì)造成濺鍍面粗糙或是孔洞增加，故請千萬要適量。