149 / 2021-04-04 16:46:08

连续高功率磁控溅射（C-HPMS）技术在反应溅射中的应用

连续高功率磁控溅射,靶中毒,反应溅射窗口,氧化铝沉积

靶中毒是反应溅射中普遍存在的问题，特别是对金属靶会造成严重的危害。在靶中毒的过程中，靶面化合物的生成速度高于溅射消耗的速度，严重影响了涂层的沉积速率和化学计量比。最近开发出的一种新技术——连续高功率磁控溅射(C-HPMS)具有比HiPIMS更快的溅射速度和更好的靶向抗中毒能力等优点。鉴于此，本工作通过模拟和实验的手段对Al在O₂/Ar气氛下的C-HPMS放电的等离子体特性进行了研究。仿真结果表明：在恒定的氧分压下，更大的放电功率会显著增加靶材刻蚀速度，并导致靶材附近温度升高，产生更强烈的气体稀薄效应，降低靶区中毒的风险。实验结果表明：120 W/cm²条件下，在金属铝在O₂/Ar气氛下稳定放电的工艺窗口宽度是20 W/cm²时的5倍。在中毒饱和点可实现112 nm/min的沉积速率，靶基距可增加到40 cm以上，大幅提高了工艺参数控制的灵活性。此外，C-HPMS技术提高了等离子体密度和离化率，更有利于制备出完美化学计量比的高质量非晶氧化铝涂层，在将来的大规模工业生产中具有巨大的潜力。