反應式高功率脈衝磁控濺鍍技術的發展

李志偉(Jyh-Wei Lee)

《真空科技》 33卷2期 (2020/06) Pp. 9-25

摘要

鍍膜科技是促進半導體與光電產業蓬勃發展的最重要關鍵技術之一，其中的高功率脈衝磁控濺鍍（HiPIMS）鍍膜技術是這二十年來最吸引人與甚具影響力的鍍膜科技，由於該技術具有極高尖峰功率密度、靶材原子離化率高的特性，因此可以在低溫製程獲得緻密微結構與提升薄膜相關特性的優點，然而其鍍膜速率低於以傳統直流與脈衝直流電源鍍膜的缺點，是其發展成為工業應用亟需解決的問題；另一方面，全世界學術界在反應式HiPIMS鍍膜的製程遲滯現象與靶材毒化的研究仍在持續進行，尚須投入更多心力以建立更完整的反應機制。本文從反應式鍍膜技術開始介紹，並探討反應式高功率脈衝磁控濺鍍的靶材毒化與靶材遲滯曲線對鍍製薄膜的鍍膜速率、薄膜成分與相關特性的影響，本文最後介紹使用疊加型高功率脈衝磁控濺鍍系統以及電漿監控系統來製備CrTiBN與TiCrBN薄膜之研究，透過靶材毒化比例的調整不僅可以改變鍍膜速率，也以改變薄膜的化學成分與機械性質，這對於我們鍍製功能性薄膜有極大的製程調整空間，也是一個開發新材料的重要技術。