在磁控濺射工藝的智能化升級(jí)方面，研究所構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的參數(shù)優(yōu)化平臺(tái)。通過(guò)采集數(shù)千組磁控濺射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了涵蓋功率、氣壓、溫度等參數(shù)與薄膜性能的關(guān)聯(lián)模型，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的自動(dòng)匹配。當(dāng)輸入目標(biāo)薄膜的厚度、電阻率、硬度等指標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)可在 10 秒內(nèi)輸出比較好工藝方案，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證通過(guò)率超過(guò) 90%。該平臺(tái)已應(yīng)用于半導(dǎo)體光電子器件的研發(fā)流程，使新型薄膜材料的開(kāi)發(fā)周期從傳統(tǒng)的 3 個(gè)月縮短至 2 周。該研究所針對(duì)磁控濺射的薄膜應(yīng)力調(diào)控難題，提出了多參數(shù)協(xié)同優(yōu)化策略。通過(guò)調(diào)節(jié)磁控濺射的基片偏壓與沉積溫度，實(shí)現(xiàn)薄膜內(nèi)應(yīng)力從拉應(yīng)力向壓應(yīng)力的連續(xù)可調(diào) —— 當(dāng)基片偏壓從 0V 增至 - 200V 時(shí)，TiN 薄膜的壓應(yīng)力從 1GPa 提升至 5GPa；而適當(dāng)提高沉積溫度可緩解過(guò)高應(yīng)力導(dǎo)致的薄膜開(kāi)裂問(wèn)題。這種調(diào)控機(jī)制使薄膜應(yīng)力控制精度達(dá)到 ±0.2GPa，成功解決了厚膜沉積中的翹曲變形問(wèn)題，為功率電子器件的金屬化層制備提供了關(guān)鍵技術(shù)保障。磁控濺射過(guò)程中，濺射顆粒的能量分布對(duì)薄膜的性能有重要影響。深圳反應(yīng)磁控濺射流程
高能脈沖磁控濺射技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用是該研究所的重點(diǎn)方向之一。其開(kāi)發(fā)的技術(shù)通過(guò)高脈沖峰值功率與低占空比的協(xié)同調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了濺射金屬離化率的 提升，并創(chuàng)新性地將脈沖電源與等離子體淹沒(méi)離子注入沉積方法結(jié)合，形成新型成膜質(zhì)量調(diào)控技術(shù)。該技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)大型矩形靶離化率可控濺射的空白，通過(guò)對(duì)入射粒子能量與分布的精細(xì)操控，制備的薄膜展現(xiàn)出高膜基結(jié)合力、高致密性與高均勻性的綜合優(yōu)勢(shì)。相關(guān)研究已申請(qǐng)兩項(xiàng)發(fā)明專利，為我國(guó)表面工程加工領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提升奠定了基礎(chǔ)。上海單靶磁控濺射用途磁控濺射制備的薄膜可以用于制備超導(dǎo)電纜和超導(dǎo)磁體。
射頻磁控濺射則適用于非導(dǎo)電型靶材，如陶瓷化合物。磁控濺射技術(shù)作為一種高效、環(huán)保、易控的薄膜沉積技術(shù)，在現(xiàn)代工業(yè)和科研領(lǐng)域具有普遍的應(yīng)用前景。通過(guò)深入了解磁控濺射的基本原理和特點(diǎn)，我們可以更好地利用這一技術(shù)來(lái)制備高質(zhì)量、高性能的薄膜材料，為科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，磁控濺射技術(shù)將繼續(xù)在材料科學(xué)、工程技術(shù)、電子信息等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動(dòng)人類社會(huì)的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步。
濺射參數(shù)是影響薄膜質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。因此，應(yīng)根據(jù)不同的薄膜材料和制備需求，調(diào)整射頻電源的功率、自偏壓等濺射參數(shù)，以控制濺射速率和鍍膜層的厚度。同時(shí)，應(yīng)定期監(jiān)測(cè)濺射過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決參數(shù)異常問(wèn)題，確保濺射過(guò)程的穩(wěn)定性和高效性。磁控濺射設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，部分部件會(huì)因磨損而失效，如陽(yáng)極罩、防污板和基片架等。因此，應(yīng)定期更換這些易損件，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，靶材作為濺射過(guò)程中的消耗品，其質(zhì)量和侵蝕情況直接影響到薄膜的質(zhì)量和制備效率。因此，應(yīng)定期檢查靶材的侵蝕情況，確保其平整且無(wú)明顯缺陷，必要時(shí)及時(shí)更換靶材。磁控濺射過(guò)程中，需要避免濺射過(guò)程中的放電和短路現(xiàn)象。
磁控濺射是一種常用的薄膜沉積技術(shù)，其工藝參數(shù)對(duì)沉積薄膜的影響主要包括以下幾個(gè)方面：1.濺射功率：濺射功率是指磁控濺射過(guò)程中靶材表面被轟擊的能量大小，它直接影響到薄膜的沉積速率和質(zhì)量。通常情況下，濺射功率越大，沉積速率越快，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致薄膜中的缺陷和雜質(zhì)增多。2.氣壓：氣壓是指磁控濺射過(guò)程中氣體環(huán)境的壓力大小，它對(duì)薄膜的成分和結(jié)構(gòu)有著重要的影響。在較高的氣壓下，氣體分子與靶材表面的碰撞頻率增加，從而促進(jìn)了薄膜的沉積速率和致密度，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致薄膜中的氣體含量增加。3.靶材種類和形狀：不同種類和形狀的靶材對(duì)沉積薄膜的成分和性質(zhì)有著不同的影響。例如，使用不同材料的靶材可以制備出具有不同化學(xué)成分的薄膜，而改變靶材的形狀則可以調(diào)節(jié)薄膜的厚度和形貌。4.濺射距離：濺射距離是指靶材表面到基底表面的距離，它對(duì)薄膜的成分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都有著重要的影響。在較短的濺射距離下，薄膜的沉積速率和致密度都會(huì)增加，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致薄膜中的缺陷和雜質(zhì)增多?？傊?，磁控濺射的工藝參數(shù)對(duì)沉積薄膜的影響是多方面的，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)節(jié)磁控濺射制備的薄膜具有優(yōu)異的耐腐蝕性和耐磨性。深圳反應(yīng)磁控濺射流程
在建筑領(lǐng)域，磁控濺射可以為玻璃、瓷磚等提供防護(hù)和裝飾作用。深圳反應(yīng)磁控濺射流程
研究所對(duì)磁控濺射的等離子體調(diào)控機(jī)制開(kāi)展了系統(tǒng)性研究，開(kāi)發(fā)了基于輝光光譜的實(shí)時(shí)反饋控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)首先通過(guò)測(cè)試靶材的縱向沉積膜厚度分布，預(yù)調(diào)整磁芯磁場(chǎng)強(qiáng)度分布以獲得預(yù)設(shè)離子濃度；濺射過(guò)程中則實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)靶材表面離子與氣體離子的比例關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體流量與磁場(chǎng)分布進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。這種閉環(huán)控制策略有效解決了靶材消耗導(dǎo)致的磁場(chǎng)偏移問(wèn)題，使薄膜成分均勻性誤差控制在 3% 以內(nèi)。相較于傳統(tǒng)人工調(diào)整模式，該系統(tǒng)不僅將工藝穩(wěn)定性提升 60%，更使薄膜批次一致性達(dá)到半導(dǎo)體器件量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。深圳反應(yīng)磁控濺射流程
