靶材晶粒尺寸和结晶方向会影响镀膜靶材的质量吗？

本文为您主要介绍的是靶材晶粒尺寸和结晶方向是否会影响镀膜靶材的质量,其中内容包括:晶粒尺寸的大小,多晶体的晶粒在不同程度上会沿着某些殊的取向排列等相关内容.

同成分的靶材,晶粒尺寸较小的靶材比晶粒尺寸大的沉积速率快,这主要是由于晶界在溅射过程中更容易受到攻击,晶界越多,成膜就越快。晶粒尺寸的大小除影响溅射速率外,也会影响成膜质量。例如在EowE产品生产过程中,NCr作为红外反射层Ag的保护层,其质量对镀膜产品有非常大的影响。由于NiCr膜层的消光系数比较大,所以般镀的很薄(约3nm左右)。如果晶粒尺寸过大,溅射时间短,会造成膜层致密性差,降低其对Ag层的保护作用,导致镀膜产品氧化脱膜。

晶粒尺寸对于均匀性的影响则较小,研究表明,同制备工艺制备的四个同材料金属靶,通过不同的热处理时间使晶粒尺寸从0.5到3.3mm变化,发现膜层的均匀性并没有差异。因此晶粒尺寸的大小对成膜的均匀性影响很小或者没有影响。但是晶粒尺寸的均匀性则会直接影响到成膜的均匀性,鉴于靶材是在不断地消耗,除考虑靶材同层面的均匀性外,也应考虑靶材厚度方向上的均匀性,要求不同截面的晶粒尺寸尽量致,进而保证不同时期溅射成膜的均匀性。图4为不同厂家NiCr靶的微观组织对比,由晶相照片可以看出靶a的晶粒尺寸大小和均匀性都比靶b的好,靶a对应溅镀成膜的质量更高。据日本 Energy公司研究发现,若将钛靶的晶粒尺寸控制在100lm以下;且晶粒大小的变化保持在20%以内,其溅射所得薄膜的质量可得到大幅度改善。

图4NiCr靶的微观组织对比

对于多晶体,晶体的晶粒在不同程度上会沿着某些殊的取向排列。在靶材溅射过程中,靶表原子容易沿着原子紧密排列方向择优溅射出来,材料的结晶方向对溅射速率和成膜厚度均匀性有很大影响,常可以通过改变靶材结晶结构的方法来提高的射速率和成膜质量。例如通过控制硅靶的加工工艺,使其晶粒存在定的择优取向,可以将膜层的膜厚偏差从10%降低至5%。不同材料具有不同的结晶结构,应采用不同的成型、热处理方法和条件进行加工,使材具有的晶粒取向,提高磁控溅射成膜速率和膜层质量。