1842年(nian)格波(bo)夫(fu)在实(shi)验室(shi)中(zhong)发(fa)现了阴(yin)极(ji)溅射(she)现象(xiang)，由(you)于人(ren)们对(dui)溅(jian)射(she)机(ji)理缺(que)乏(fa)深入(ru)了解(jie)和(he)溅射(she)薄(bao)膜技术(shu)发(fa)展缓慢，商(shang)业(ye)化的磁控(kong)溅射(she)设(she)备(bei)直到(dao)1970年(nian)才(cai)逐(zhu)渐(jian)应(ying)用于实验室(shi)和(he)小型(xing)生(sheng)产(chan)。
自20世(shi)纪(ji)80年代(dai)，以(yi)集成(cheng)电(dian)路(lu)、信(xin)息(xi)存储、液(ye)晶(jing)显(xian)示(shi)器(qi)、激光(guang)存储器(qi)、电子(zi)控制(zhi)器为(wei)主的电子与(yu)信息(xi)产(chan)业(ye)开(kai)始(shi)进(jin)入高(gao)速(su)发(fa)展时期.磁控(kong)溅射技(ji)术才从实验(yan)室(shi)应(ying)用真正(zheng)进(jin)人工业(ye)化规(gui)模生产应用领域(yu)。近10年(nian)来(lai)，磁控(kong)溅(jian)射(she)技(ji)术(shu)更(geng)是(shi)取(qu)得(de)了突飞猛(meng)进(jin)的(de)发展(zhan)。目前磁(ci)控溅(jian)射(she)技术以(yi)及(ji)薄膜制备是(shi)全(quan)球新材(cai)料领域(yu)研发(fa)和(he)关注(zhu)的(de)一(yi)大(da)热(re)点(dian)。
钛靶、镍靶、锆(gao)靶(ba)是(shi)磁控(kong)溅(jian)射(she)过(guo)程中(zhong)的基(ji)本(ben)耗(hao)材。不(bu)仅(jin)使用(yong)量(liang)大，而且靶材(cai)质量的(de)好(hao)坏对金属(shu)薄(bao)膜的性能起着(zhe)至(zhi)关(guan)重(zhong)要(yao)的决(jue)定作用(yong)，因(yin)此(ci)，靶(ba)材是(shi)磁控(kong)溅(jian)射(she)过程的(de)关(guan)键材料(liao)。针(zhen)对(dui)溅(jian)射(she)靶材(cai)这(zhe)一具(ju)有(you)高(gao)附加(jia)值(zhi)的(de)功能(neng)材料，在巨大市(shi)场(chang)需求(qiu)的(de)拉动(dong)下，全(quan)球各(ge)靶(ba)材(cai)厂商(shang)正(zheng)在(zai)不(bu)断探索(suo)和(he)完(wan)善靶(ba)材制(zhi)备技(ji)术，研发(fa)新的(de)高品质溅射(she)靶材(cai)。
1、磁控(kong)溅射(she)靶(ba)材(cai)的(de)分(fen)类(lei)
磁控溅(jian)射(she)靶材(cai)因(yin)其(qi)成(cheng)分、形状(zhuang)和(he)应用(yong)领域(yu)不(bu)同(tong)，可以(yi)采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的分(fen)类方法(fa)。
根据(ju)材(cai)料的(de)成(cheng)分(fen)不同(tong)。靶材可(ke)分为(wei)金属靶材、合金靶材(cai)、无(wu)机非(fei)金属靶(ba)材和复合靶材等(deng)。
其(qi)中(zhong)无(wu)机非金属(shu)靶(ba)材(cai)又(you)可分为(wei)氧化(hua)物、硅(gui)化(hua)物(wu)、氮化物和氟化物等不(bu)同(tong)种(zhong)类(lei)靶(ba)材(cai)。
根(gen)据几何(he)形(xing)状的(de)不(bu)同，靶材(cai)可分为长(正(zheng))方(fang)体形(xing)靶(ba)材、圆柱体(ti)形靶(ba)材和(he)不(bu)规则形(xing)状靶材(cai)；
此(ci)外。靶材还(hai)可分为(wei)实(shi)心和空心(xin)两种类型靶(ba)材(cai)。
目前(qian)靶(ba)材最常用的(de)分(fen)类方(fang)法(fa)是根(gen)据(ju)靶(ba)材(cai)的应(ying)用领(ling)域进行划分(fen)。主要(yao)包括(kuo)半导(dao)体(ti)领域(yu)用(yong)靶材(cai)、记录介质用靶(ba)材、显(xian)示(shi)薄膜(mo)用(yong)靶材、光(guang)学(xue)靶材(cai)、超导(dao)靶(ba)材(cai)等。其中(zhong)半导(dao)体(ti)领(ling)域用靶材(cai)、记录(lu)介(jie)质用(yong)靶材和(he)显示(shi)靶材是市(shi)场(chang)需求规模(mo)最(zui)大(da)的三(san)类(lei)靶(ba)材。
2、磁控(kong)溅射(she)靶材(cai)的(de)应(ying)用领域
磁(ci)控溅(jian)射(she)钛(tai)靶(ba)材主(zhu)要(yao)应用于电子及(ji)信息产业(ye)。
如集(ji)成电路(lu)、信(xin)息存储(chu)、液晶存(cun)储、液晶显(xian)示屏(ping)、激光存(cun)储器、电子控(kong)制器(qi)件等(deng)，亦(yi)可应用于(yu)玻璃(li)镀膜领(ling)域。还可以(yi)应(ying)用(yong)于(yu)耐磨材料、高(gao)温(wen)耐蚀(shi)、化(hua)学电(dian)镀(du)、金属泡沫(mo)材(cai)料(liao)、高档装饰(shi)用品(pin)等(deng)行业。
2.1 信息存储产(chan)业
随(sui)着IT产(chan)业(ye)的(de)不(bu)断(duan)发(fa)展(zhan)。全(quan)球对记录介质需求(qiu)量(liang)越来越(yue)大.记(ji)录介(jie)质用(yong)靶材(cai)的研(yan)究(jiu)与(yu)生(sheng)产成为关(guan)注的(de)热(re)点(dian)。在(zai)信息(xi)存(cun)储(chu)产业(ye)中，使用(yong)溅射(she)靶(ba)材制(zhi)备的相关(guan)薄膜产(chan)品有(you)硬盘、磁头、光盘(CD—R，CD，DVD)、磁光(guang)相变(bian)光(guang)盘(M0，C—RW，DVD一(yi))。制备(bei)这(zhe)些数据存(cun)储(chu)产(chan)品，需(xu)要(yao)使(shi)用具有特(te)殊(shu)结晶性与特殊(shu)成分(fen)的高(gao)
品(pin)质(zhi)靶材(cai)，常(chang)用(yong)的(de)有(you)钴、铬(ge)、碳、镍一(yi)铁(tie)、贵金属(shu)、稀(xi)有金(jin)属等(deng)靶(ba)材(cai)。
2.2 集(ji)成(cheng)电(dian)路(lu)产业(ye)
集(ji)成电(dian)路(lu)用(yong)靶(ba)材在(zai)全球靶材市场(chang)中(zhong)占(zhan)较大(da)份(fen)额(e)。其溅(jian)射产(chan)品主要(yao)包括电极互连(lian)线(xian)膜、阻(zu)挡(dang)层(ceng)薄膜、接触(chu)薄膜(mo)、光(guang)盘掩(yan)膜(mo)、电容(rong)器电极(ji)膜、电(dian)阻(zu)薄膜(mo)等(deng)。纯铝和(he)铝(lv)合金(jin)靶材(cai)用于(yu)集(ji)成电路和(he)功耗较小的(de)分立器件(jian)中.金(jin)靶材(cai)则主(zhu)要(yao)用(yong)于功率晶体(ti)管和(he)微波器件(jian)等(deng).阻(zu)挡膜用(yong)靶(ba)材(cai)主要是钨、钼等(deng)难(nan)熔(rong)金属(shu)和难熔金属硅化(hua)物。
粘附(fu)膜用靶材(cai)主要有钛、钨(wu)等(deng)。薄膜电(dian)阻器是(shi)薄膜混(hun)合集成(cheng)电路(lu)中(zhong)用量(liang)最(zui)多的(de)元件(jian)。而电(dian)阻薄膜(mo)使(shi)用的靶(ba)材(cai)料(liao)为NiCr、MoSi2、WSi等合金，其中NiCr合金(jin)用(yong)量最大。
2.3 平(ping)面(mian)显示(shi)器(qi)产业
平(ping)面(mian)显(xian)示(shi)器包(bao)括:液(ye)晶显(xian)示(shi)器(qi)(LCD)、等离子(zi)体(ti)显(xian)示器(PDP)、场(chang)致(zhi)发光显(xian)示(shi)器(E—L)、场(chang)发(fa)射(she)显(xian)示器(qi)(FED)。目前(qian)，在平面(mian)显示(shi)器市(shi)场(chang)中以液晶(jing)显(xian)示器LCD市(shi)场最大，份(fen)额(e)高达80％。LCD被(bei)认(ren)为是目前最(zui)有(you)应(ying)用(yong)前景的(de)平板(ban)显(xian)示(shi)器(qi)件(jian)，它的(de)出现大大扩(kuo)展(zhan)了显示器的(de)应用(yong)范(fan)围，从(cong)笔(bi)记本电(dian)脑(nao)显(xian)示器(qi)、台式(shi)电(dian)脑(nao)监(jian)视(shi)
器(qi)、高清(qing)晰(xi)液晶(jing)电(dian)视以(yi)及(ji)移动(dong)通(tong)信.各种新(xin)型LCD产品正在冲(chong)击(ji)着(zhe)人(ren)们的(de)生活(huo)习惯。并推动(dong)着世(shi)界(jie)信(xin)息(xi)产(chan)业(ye)的飞速发展(zhan)。当前(qian)，LCD的(de)开发(fa)以(yi)彩色(se)为(wei)主.画面(mian)向高(gao)清(qing)晰度和(he)大(da)尺寸化方向发展(zhan)。平(ping)面显示(shi)器的(de)薄(bao)膜多(duo)采用溅(jian)射成(cheng)形(xing)。
目(mu)前(qian)。平(ping)面显(xian)示器产(chan)业使用最(zui)广泛是(shi)ITO靶(ba)材,它(ta)是制备LCD高性(xing)能导电膜(mo)的最好(hao)材(cai)料。还(hai)没(mei)有其他(ta)材(cai)料可以(yi)代替，ITO靶材的化学(xue)成分是(shi)In2O3一(yi)SnO2，加入Sn的(de)作用是(shi)降(jiang)低(di)In的电(dian)阻(zu)。
使(shi)之(zhi)具(ju)有更(geng)好(hao)的导电性(xing)。除ITO靶材外。平面显示(shi)器(qi)产(chan)业(ye)溅射用靶(ba)材(cai)主(zhu)要(yao)还(hai)有Al、Y2o，MgO、W、Mo、Ni、Cu、Cr等靶(ba)材(cai)。
2.4 光(guang)学薄(bao)膜行(xing)业(ye)
磁(ci)控溅(jian)射是(shi)目(mu)前(qian)制(zhi)备(bei)幕(mu)墙(qiang)玻璃(li)最好的方法(fa)，但由(you)于(yu)射(she)频电源、溅射靶的(de)材(cai)料和(he)制作价(jia)格昂贵，磁(ci)控溅射(she)的(de)成(cheng)本(ben)是(shi)比较高的。玻(bo)璃(li)镀膜采用的靶材(cai)主(zhu)要(yao)有:In2O3、SnO2、Co-Cr、Ni-Cr、Cu、Cr、Ni、Sn等(deng)。汽车(che)后(hou)视(shi)镜(jing)用靶(ba)材主要(yao)有:Cr、A1、SnO2、TiO2等(deng)。通(tong)常(chang)的(de)汽车后(hou)视(shi)镜镀(du)膜(mo)是采(cai)用(yong)蒸发镀(du)铝工艺(yi)。
2.5 金属(shu)泡(pao)沫材料(liao)产业
目(mu)前(qian)，高性能电池材(cai)料(liao)泡(pao)沫(mo)镍现(xian)行(xing)常规(gui)工艺存在(zai)耗用贵金(jin)属(shu)钯(ba)、产品(pin)纯(chun)度低、电化性能(neng)差、成(cheng)本高(gao)等缺(que)陷。全(quan)球主(zhu)要电(dian)池(chi)生产厂商已不(bu)再将此方法生(sheng)产的泡沫(mo)镍列(lie)入采(cai)购(gou)订货(huo)名(ming)单(dan)，转(zhuan)向(xiang)采用磁(ci)控溅射(she)法生(sheng)产的(de)泡(pao)沫(mo)镍产(chan)品(pin)，而高纯(chun)镍(nie)靶(ba)制备是(shi)整(zheng)个新(xin)工艺的关(guan)键(jian)技术(shu)。决定(ding)了(le)泡(pao)沫(mo)镍产品(pin)的(de)最终质(zhi)量(liang)，我国(guo)作(zuo)为(wei)全球第(di)一大泡沫(mo)镍生产国(guo)，对(dui)镍(nie)靶(ba)的需(xu)求(qiu)量(liang)很大。
3、磁(ci)控溅射靶材(cai)的(de)制备技术方法
磁控(kong)溅射(she)靶材的(de)制(zhi)备(bei)技术(shu)方法按生产工艺可分(fen)为(wei)熔融铸造法(fa)和(he)粉末(mo)冶(ye)金法两大类，在(zai)靶材(cai)制(zhi)备(bei)过(guo)程中，除严(yan)格控(kong)制材料纯度(du)、致密(mi)度(du)、晶粒度(du)以(yi)及结晶取向(xiang)之(zhi)外，对(dui)热处(chu)理(li)工(gong)艺条(tiao)件、后(hou)续成型加工(gong)过(guo)程亦(yi)需加以严格控制(zhi)。以保(bao)证(zheng)靶材(cai)的质(zhi)量。
3.1 熔融铸造(zao)法(fa)
熔融铸(zhu)造法是(shi)制(zhi)备磁(ci)控溅射靶(ba)材的基(ji)本(ben)方(fang)法之一。与(yu)粉末冶(ye)金(jin)法(fa)相(xiang)比，熔(rong)融铸造法生产的靶材产(chan)品杂(za)质(zhi)含(han)量低(di)，致密度(du)高。在生(sheng)产过(guo)程中(zhong).为保(bao)证(zheng)铸锭(ding)中(zhong)杂质元素含量(liang)尽(jin)可(ke)能低.通(tong)常其(qi)冶炼和浇(jiao)注(zhu)在(zai)真空(kong)或(huo)保护性气氛下进行(xing)。
但(dan)实(shi)际(ji)铸造(zao)过(guo)程中。因为材料组织内(nei)部难免存在一(yi)定(ding)的(de)孔隙(xi)率(lv)。这(zhe)些孔隙(xi)会导致溅(jian)射(she)过(guo)程(cheng)中的微粒飞溅(jian)，从而影(ying)响(xiang)溅(jian)射(she)薄膜的质量(liang)，因此(ci)，需(xu)要(yao)后续(xu)热(re)加工(gong)和热处(chu)理工(gong)艺降低其孔(kong)隙(xi)率。
3.2 粉(fen)末冶(ye)金法(fa)
通常(chang)。熔融(rong)铸(zhu)造法(fa)无(wu)法实现(xian)难(nan)熔金属(shu)溅射(she)靶(ba)材(cai)的制备.对于熔(rong)点和密(mi)度(du)相差较(jiao)大(da)的两种或两种以(yi)上(shang)的金(jin)属，采(cai)用(yong)普(pu)通的熔(rong)融(rong)铸造法，一(yi)般也(ye)难以(yi)获得成分(fen)均匀的(de)合(he)金靶(ba)材，对于无机(ji)非金(jin)属靶材(cai)、复合(he)靶材，熔(rong)融铸(zhu)造法(fa)更是无(wu)能(neng)为力(li)。而粉末冶金(jin)法(fa)是(shi)解决(jue)制备(bei)上(shang)述(shu)靶(ba)材技术(shu)难(nan)题的最佳途(tu)径。同时，粉末冶金(jin)工(gong)艺还具有容(rong)易(yi)获得(de)均(jun)匀细晶(jing)结构(gou)、节约原(yuan)材(cai)料(liao)、生产效(xiao)率(lv)高等(deng)优点(dian)。目(mu)前已(yi)成(cheng)为(wei)磁(ci)控(kong)溅(jian)射靶(ba)材的(de)主要(yao)制(zhi)备(bei)方法(fa)和(he)研究热点。
粉(fen)末(mo)冶金(jin)法(fa)制(zhi)备靶(ba)材(cai)时(shi)。其关(guan)键(jian)在(zai)于(yu):一(yi)是选(xuan)择高纯(chun)、超(chao)细(xi)粉(fen)末(mo)作(zuo)为原(yuan)料(liao)；二是选(xuan)择(ze)能实(shi)现(xian)快(kuai)速(su)致密化(hua)的(de)成形(xing)烧结技术(shu)，以保(bao)证(zheng)靶(ba)材的低孔(kong)隙率(lv)，并控制(zhi)晶粒(li)度；三是制备(bei)过程严格控制(zhi)杂质(zhi)元素的(de)引入。
4、磁控溅射靶(ba)材的技术(shu)要求(qiu)
为(wei)提高溅(jian)射效率及(ji)确(que)保沉积薄膜(mo)的(de)质(zhi)量(liang)，靶(ba)材的质(zhi)量(liang)必(bi)须(xu)严格(ge)控制(zhi)，经(jing)大(da)量实验(yan)研究(jiu)表明(ming)，影响靶(ba)材(cai)质(zhi)量(liang)的主(zhu)要因素(su)包括(kuo)纯度(du)、杂(za)质(zhi)含(han)量、密(mi)实度、晶粒尺寸及(ji)尺寸分布(bu)、结(jie)晶(jing)取(qu)向与(yu)结构(gou)均(jun)匀(yun)性、几(ji)何(he)形状(zhuang)与尺(chi)寸(cun)等。
4.1 纯(chun)度(du)
靶材(cai)的纯度对(dui)溅射薄膜的性(xing)能(neng)影(ying)响很大(da)。靶材(cai)的(de)纯度越(yue)高，溅射薄膜的(de)性(xing)能越好。以纯铝(lv)靶(ba)为例(li)，纯(chun)度(du)越高(gao)，溅(jian)射铝(lv)膜的耐(nai)蚀(shi)性(xing)及电(dian)学、光学(xue)性(xing)能(neng)越(yue)好。不(bu)过在(zai)实(shi)际应用(yong)中(zhong)，不(bu)同用途靶(ba)材(cai)对(dui)纯(chun)度要(yao)求(qiu)不(bu)一(yi)样。例如(ru)，一(yi)般(ban)工业(ye)用(yong)靶材(cai)对纯度(du)的(de)要求并(bing)不(bu)苛(ke)求(qiu)，而半(ban)导(dao)体、显(xian)示器(qi)体等领(ling)域用靶材(cai)对纯度(du)的要(yao)求(qiu)十分严格(ge):磁(ci)性(xing)薄膜(mo)用(yong)靶材的(de)纯度要(yao)求一般为99.9％以上，ITO靶(ba)中(zhong)In2O3和(he)SnO4的(de)纯度(du)则要(yao)求(qiu)不低于99.99％。
4.2 杂质(zhi)含量(liang)
靶(ba)材(cai)作为溅(jian)射中的阴(yin)极源。材(cai)料中(zhong)的杂质(zhi)和(he)气孔中(zhong)的(de)氧和水(shui)分是(shi)沉积(ji)薄(bao)膜的主要(yao)污染源(yuan)。
靶材对纯(chun)度的要求(qiu)也就(jiu)是对(dui)杂质(zhi)总含(han)量的要(yao)求(qiu)。杂质总含(han)量越(yue)低，纯度(du)就越高(gao)。此(ci)外，不同(tong)用途(tu)靶(ba)材(cai)对(dui)单个(ge)杂质含量也(ye)有不同(tong)的(de)要(yao)求(qiu)。例(li)如(ru)，半(ban)导(dao)体电极(ji)布线(xian)用(yong)W、Mo、Ti等靶(ba)材对U、Th等(deng)放(fang)射(she)性元(yuan)素(su)的含量(liang)要(yao)求低于3×10-9光(guang)盘反(fan)射膜用的(de)合金(jin)靶材(cai)则(ze)要(yao)求(qiu)氧含量低于2x10-4。
4.3 致密度(du)
为了(le)减(jian)少靶材(cai)固(gu)体(ti)中的气(qi)孔。提高(gao)溅(jian)射薄膜的性(xing)能，一般要(yao)求溅(jian)射(she)靶材具(ju)有(you)较(jiao)高的(de)致(zhi)密(mi)度。
通(tong)常(chang)，靶(ba)材的(de)致密(mi)度不(bu)仅(jin)影(ying)响(xiang)溅射时(shi)的(de)沉(chen)积速(su)率(lv)、溅射(she)膜粒(li)子的密度和放(fang)电现(xian)象等，还(hai)影响着溅射薄(bao)膜(mo)的电(dian)学和(he)光(guang)学(xue)性能。靶材(cai)越致(zhi)密，溅(jian)射膜粒子(zi)的(de)密度越低(di)，放电现(xian)象越(yue)弱，而薄(bao)膜的性能(neng)也(ye)越好。靶材的致密度主(zhu)要(yao)取(qu)决(jue)于靶(ba)材(cai)制备(bei)工(gong)艺(yi)。一(yi)般(ban)而言，熔(rong)融(rong)铸(zhu)造(zao)法制(zhi)备(bei)的靶材致密度(du)高。而(er)粉(fen)末冶(ye)金(jin)法制(zhi)备(bei)的(de)靶(ba)材致(zhi)密度(du)则(ze)相对(dui)较(jiao)
低。因此，提高靶材的致(zhi)密(mi)度是粉末(mo)冶(ye)金烧(shao)结法制(zhi)备(bei)靶(ba)材(cai)必须(xu)解决(jue)的(de)关(guan)键(jian)技(ji)术(shu)之一。
4.4 晶粒(li)尺寸及尺寸(cun)分布
通常靶材为(wei)多晶结构。晶粒大(da)小(xiao)可由微(wei)米(mi)到(dao)毫米量级。同(tong)一(yi)成分的靶(ba)材，细小尺(chi)寸晶(jing)粒靶的溅射(she)速率要比(bi)粗(cu)晶粒靶(ba)快(kuai):而晶粒(li)尺寸相(xiang)差(cha)较小(xiao)的靶(ba)，淀(dian)积(ji)薄(bao)膜的厚度(du)分(fen)布(bu)也较(jiao)均匀。据(ju)日本(ben)Energy公司(si)研究(jiu)发现，若将(jiang)钛(tai)靶的晶粒(li)尺(chi)寸(cun)控制(zhi)在(zai)100m以下，且(qie)晶(jing)粒(li)大小的变化(hua)保持在20％以内。其(qi)溅(jian)射所(suo)得薄膜的质(zhi)量(liang)可(ke)得(de)到(dao)大幅(fu)度改
善(shan)。采(cai)用(yong)真空熔炼(lian)方法(fa)制造(zao)的靶(ba)材可(ke)确(que)保靶材(cai)内部(bu)无(wu)气(qi)孔存(cun)在。但粉末冶(ye)金(jin)法(fa)制(zhi)造的(de)靶材(cai)，则极有可能(neng)含有(you)一(yi)定数量的(de)气孔(kong)。气(qi)孔(kong)的存在会(hui)导致(zhi)溅(jian)射时产生(sheng)不(bu)正常放电而(er)产(chan)生杂质(zhi)粒(li)子(zi)。另外(wai)，含有(you)气(qi)孔的(de)靶(ba)材(cai)在搬动(dong)、运(yun)输、安(an)装(zhuang)、操作(zuo)时，因(yin)其密(mi)度(du)较(jiao)低(di)，也极易(yi)发生碎裂。
4.5 结晶取向(xiang)
由于(yu)在溅(jian)射(she)时(shi)靶材原子(zi)容(rong)易沿着(zhe)原(yuan)子六方最紧密排(pai)列(lie)方向(xiang)优先(xian)溅射出(chu)来，因此(ci)，为达到最高溅射(she)速率(lv)，可(ke)通过改变靶(ba)材(cai)结(jie)晶结(jie)构的(de)方(fang)法来增加(jia)溅(jian)射(she)速(su)率。不(bu)同(tong)材料(liao)具有不(bu)同的结(jie)晶结构(gou)，因(yin)而应采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的成型(xing)方法和热处理(li)方(fang)法。材料(liao)的结(jie)晶(jing)方(fang)向对(dui)溅射(she)膜层的厚度(du)均(jun)匀(yun)性影(ying)响也较大(da)。
4.6 成分与(yu)结构(gou)均匀(yun)性
成(cheng)分与结构均匀性也是考察(cha)靶(ba)材质(zhi)量(liang)的(de)重要指(zhi)标(biao)之一(yi)。对于(yu)复(fu)相(xiang)结构(gou)的(de)合金(jin)靶(ba)材和(he)复合靶材.不(bu)仅要(yao)求(qiu)成分(fen)的均(jun)匀(yun)性(xing)，还(hai)要(yao)求(qiu)组(zu)织(zhi)结构的均(jun)匀性。例如(ru)，ITO靶(ba)为In2O3-SnO2的混(hun)合(he)烧(shao)结物(wu)，为(wei)了保(bao)证(zheng)ITO靶(ba)的质量(liang)，要(yao)求(qiu)ITO靶(ba)中(zhong)In2O3-SnO2组成(cheng)均匀，分子比(bi)应(ying)为93:7或(huo)91:9。
4.7 几(ji)何形(xing)状(zhuang)与(yu)尺寸
主要体现在(zai)加(jia)工(gong)精度和(he)加工质(zhi)量(liang)方面，如表面(mian)平整度、粗(cu)糙(cao)度等。如(ru)靶(ba)材(cai)粗糙(cao)化处(chu)理(li)可使靶材表面布(bu)满丰富(fu)的凸起尖(jian)端(duan)，在尖端(duan)效应的(de)作用下，这(zhe)些凸(tu)起(qi)尖(jian)端的电(dian)势(shi)将大大提(ti)高(gao)，从而击(ji)穿(chuan)介质放电(dian).但(dan)是过(guo)大(da)的凸起(qi)对于溅射(she)的(de)质量和稳定(ding)性(xing)是(shi)不(bu)利的(de)。
5、磁控(kong)溅射靶材亟待(dai)解(jie)决的几个(ge)重大(da)难(nan)题(ti)
5.1 靶(ba)材(cai)利(li)用(yong)率低
在(zai)平(ping)面磁控溅(jian)射(she)过程中。由(you)于(yu)正(zheng)交电磁场(chang)对溅(jian)射(she)离子的(de)作用(yong)关系。溅(jian)射靶(ba)材(cai)在(zai)溅(jian)射中将产(chan)生不(bu)均(jun)匀冲蚀现象(xiang).从(cong)而(er)造成溅(jian)射靶材(cai)的(de)利用率(lv)普(pu)遍低下，只有(you)30％左(zuo)右。近年来(lai)，磁(ci)控(kong)溅(jian)射设(she)备(bei)改善后靶(ba)材(cai)的利用率(lv)提(ti)高到5O％左右(you)。
另外，靶(ba)材(cai)原(yuan)子(zi)被(bei)氩(ya)离(li)子(zi)撞(zhuang)击出来(lai)后，约(yue)有1/6的溅射原(yuan)子(zi)会淀(dian)积(ji)到(dao)真空室(shi)内(nei)壁(bi)或支架(jia)上(shang)，增加清(qing)洁(jie)真空设(she)备(bei)的(de)费用(yong)及(ji)停机(ji)时间。怎(zen)样提(ti)高(gao)溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)的(de)利用率是今后(hou)研(yan)究(jiu)设(she)计(ji)靶材与溅(jian)射(she)设备的(de)主要(yao)发(fa)展方(fang)向(xiang)之(zhi)一(yi)。
5.2 溅(jian)射过程中的(de)微粒飞(fei)溅
溅(jian)射(she)镀(du)膜的(de)过程(cheng)中.致(zhi)密度(du)较(jiao)小(xiao)的(de)溅(jian)射(she)靶(ba)材受轰(hong)击时(shi)，由(you)于(yu)靶材(cai)内部孔隙内(nei)存在(zai)的气体(ti)突(tu)然(ran)释(shi)放，造成大尺寸(cun)的(de)靶材(cai)颗粒或微(wei)粒(li)飞溅。或(huo)成膜之(zhi)后膜(mo)材受(shou)二(er)次(ci)电子轰击(ji)造成(cheng)微(wei)粒(li)飞(fei)溅。这(zhe)些微粒的(de)出现(xian)会降(jiang)低(di)薄膜品(pin)质。如在VLSI制作工艺过(guo)程(cheng)中(zhong)，每1501Tlnl直径(jing)硅片所(suo)能允(yun)许的微(wei)粒数必(bi)须(xu)小于(yu)30个。一般(ban)，粉(fen)末(mo)冶(ye)金(jin)工艺制
备(bei)的(de)溅(jian)射靶材(cai)大(da)都存(cun)在致密(mi)度(du)低(di)的(de)问题(ti)。容(rong)易(yi)造成(cheng)微(wei)粒飞(fei)溅。因(yin)此(ci)，对熔(rong)融铸(zhu)造(zao)法(fa)制(zhi)备(bei)的(de)靶材(cai)，可采(cai)用(yong)适当(dang)的(de)热(re)加工或(huo)热(re)处理(li)工艺(yi)来提(ti)高(gao)其(qi)致(zhi)密(mi)度(du)；而对粉(fen)末冶(ye)金(jin)溅射(she)靶材(cai)则(ze)应提(ti)高原(yuan)料(liao)粉(fen)末纯度，并(bing)采(cai)用等离(li)子烧结、微波(bo)烧结等(deng)快速致(zhi)密(mi)化技(ji)术(shu)，以(yi)降(jiang)低(di)靶材(cai)孔(kong)隙率(lv)。
5.3 靶材(cai)的结晶取向(xiang)
靶(ba)材溅(jian)射(she)时(shi)，靶材中的(de)原(yuan)子(zi)最(zui)容(rong)易沿(yan)着密排面(mian)方向优(you)先(xian)溅射出来(lai)，材(cai)料的结(jie)晶(jing)方(fang)向对溅射速率(lv)和(he)溅射膜(mo)层的(de)厚度均匀性(xing)影(ying)响较(jiao)大(da)。因此(ci)。获(huo)得(de)一(yi)定结(jie)晶取(qu)向的靶(ba)材(cai)结(jie)构(gou)对(dui)解决(jue)上述(shu)问(wen)题至关(guan)重(zhong)要(yao)。但(dan)要使靶(ba)材(cai)组织(zhi)获(huo)得(de)一(yi)定取(qu)向(xiang)的(de)结(jie)晶结构(gou)存在较大难度，只有根据靶(ba)材的(de)组(zu)织结构(gou)特(te)点(dian)，采(cai)用(yong)不同的(de)成型方法和(he)热处(chu)理(li)工(gong)艺(yi)进行(xing)靶(ba)材的结(jie)晶(jing)取向(xiang)控制。
6、磁(ci)控溅射靶材国内(nei)外(wai)主(zhu)要(yao)生产厂(chang)家(jia)
附表(biao)列出了目(mu)前(qian)世界(jie)上从(cong)事(shi)靶材产业的(de)各(ge)主要(yao)生产(chan)厂商的排名(ming)情况，由附(fu)表可看(kan)出(chu)，日(ri)本(ben)、美(mei)国、德国是世(shi)界磁(ci)控(kong)溅(jian)射靶材研发(fa)生产水平最(zui)高(gao)的国(guo)家。据(ju)统(tong)计从(cong)1990年(nian)至1998年(nian)之间，世(shi)界各(ge)国在美国(guo)申(shen)请的靶材专(zhuan)利(li)数(shu)量(liang)。日本占(zhan)58％，美国为27％，德国(guo)为(wei)11％。这(zhe)也再次(ci)证明(ming)日(ri)本(ben)在磁控溅射靶(ba)材(cai)的研(yan)制(zhi)、开发与
生(sheng)产方面居世界领(ling)先(xian)地位(wei)。
为(wei)了(le)更(geng)能接(jie)近磁控(kong)溅(jian)射(she)靶材的(de)使(shi)用(yong)者。以便(bian)提(ti)供(gong)更(geng)完(wan)善的(de)售后服(fu)务，全(quan)球主(zhu)要(yao)靶材制(zhi)造商(shang)通(tong)常(chang)会在客户(hu)所(suo)在地设立分(fen)公(gong)司。目前(qian)，亚(ya)洲的(de)一些(xie)国(guo)家和(he)地(di)区(qu)，如台湾(wan)、韩国和(he)新(xin)加坡就(jiu)建(jian)立了越(yue)来(lai)越(yue)多(duo)制(zhi)造薄膜元件(jian)等产品的(de)工(gong)厂(chang)，如(ru)IC、液(ye)晶显示(shi)器(qi)及光碟制(zhi)造(zao)厂(chang)。对靶材(cai)厂(chang)商而言，这是(shi)相当重(zhong)要的(de)新(xin)兴市(shi)场(chang)。因此，全(quan)球(qiu)靶(ba)材(cai)制造(zao)基(ji)地正(zheng)在快速(su)向亚洲(zhou)地(di)区(qu)聚(ju)集(ji)。
随(sui)着国(guo)内半导(dao)体(ti)集(ji)成电路(lu)、记(ji)录介(jie)质(zhi)、平面显示及(ji)工作表面(mian)涂(tu)层(ceng)等(deng)高技术(shu)产业(ye)的(de)迅(xun)猛发展(zhan)，中(zhong)国(guo)的靶材(cai)市(shi)场(chang)日益扩大(da)。已逐(zhu)渐(jian)成为世界薄膜(mo)靶材(cai)的最大(da)需求(qiu)地(di)区(qu)之(zhi)一，这(zhe)为中(zhong)国靶材制(zhi)造(zao)业的(de)发展(zhan)提供(gong)了(le)机遇(yu)和(he)挑战(zhan)。在(zai)此(ci)巨大(da)市场(chang)需求的拉动下。靶材产业引起了(le)我国有关科研院所(suo)和企业(ye)的重视和(he)关注，纷纷投(tou)入人(ren)力(li)、物(wu)力(li)、财(cai)力从(cong)事(shi)磁控(kong)溅(jian)靶材的研(yan)发和生(sheng)产(chan)。
国(guo)内(nei)靶材研发(fa)生(sheng)产的(de)基(ji)地(di)目前(qian)主(zhu)要集中(zhong)在北(bei)京和(he)广(guang)东(dong)地区。江浙、湖(hu)南(nan)、河北(bei)、江西、甘肃(su)等(deng)地(di)也有(you)一(yi)些(xie)厂商(shang)开(kai)展了(le)靶材的研(yan)发(fa)与生产(chan)。由(you)于(yu)靶材(cai)原(yuan)料纯(chun)度(du)、生(sheng)产(chan)装(zhuang)备和工艺研发(fa)技术的限(xian)制，我国靶材制造业还(hai)处于(yu)初创期(qi)，国内靶(ba)材生产企业基(ji)本(ben)属(shu)于(yu)质量和技术门(men)槛(kan)较低(di)、采(cai)用传统加(jia)工方法、依靠(kao)价格取胜的低(di)档(dang)次(ci)溅(jian)射靶材生(sheng)产者(zhe)，或(huo)获(huo)利有限的(de)代工型加(jia)工厂。生(sheng)产(chan)规模小(xiao)，品(pin)种(zhong)单一，技(ji)术(shu)还(hai)不稳(wen)定(ding)，迄(qi)今为(wei)止，中(zhong)国(包括台湾)还(hai)没(mei)有生(sheng)产(chan)靶材的专业(ye)大公司，大量(liang)靶材(cai)还(hai)需(xu)从(cong)国(guo)外进(jin)口(kou)，特别(bie)是(shi)技(ji)术(shu)含(han)量(liang)高(gao)和产品纯度(du)高的靶材(cai)还不得不依赖进(jin)口(kou)。
7、磁控(kong)溅射靶材的(de)市场需求与(yu)预测
进入(ru)20世纪(ji)90年代(dai)以(yi)来(lai)。随(sui)着微电子半(ban)导(dao)体集(ji)成(cheng)电路、薄(bao)膜(mo)混(hun)合集(ji)成电(dian)路、片式(shi)元(yuan)器(qi)件，特(te)别是光(guang)盘(pan)、磁盘及(ji)液晶平面显示(shi)器(qi)等技(ji)术领域的(de)飞(fei)速发展和(he)磁控(kong)溅(jian)射技(ji)术的同步(bu)发(fa)展(zhan)。溅(jian)射靶材的品(pin)种(zhong)和(he)市(shi)场(chang)规(gui)模(mo)日益(yi)扩大(da)。1990年(nian)世界(jie)靶(ba)材市场(chang)销售(shou)量约为(wei)350亿日(ri)元(yuan)。1991年(nian)约(yue)为430亿日(ri)元(yuan)。1995年(nian)仅(jin)日本的靶(ba)材(cai)市场(chang)就(jiu)已
达到50o亿日元。我国(guo)台湾CD-R片1999年就生(sheng)产(chan)约17.7亿片(pian)，2000年(nian)产(chan)量达到47亿(yi)片(pian)，CD-RW片(pian)2000年达到1.8亿(yi)片。DVD碟(die)片2000年(nian)也(ye)将(jiang)超l亿片。TFr-CCP的产(chan)值(zhi)2000年达(da)到(dao)900亿台币，据BCC(BusinessCommuicationCompang商(shang)业咨询公(gong)司(si))的统计报(bao)告(gao)指(zhi)出:1999年世(shi)界靶材(cai)市(shi)场(chang)的年(nian)销售额近10亿(yi)美(mei)元，到2009年，全(quan)球(qiu)靶材市(shi)场的(de)年(nian)销(xiao)售(shou)额将(jiang)达(da)到(dao)50亿(yi)美(mei)元(yuan)，其(qi)中(zhong)日本(ben)企(qi)业的(de)销售额(e)超(chao)过世(shi)界市场(chang)的一(yi)半，美国企(qi)业(ye)的(de)销(xiao)售额约(yue)占世(shi)界市场的三(san)分(fen)之一。由(you)于电子薄(bao)膜、光(guang)学薄(bao)膜、光(guang)电(dian)薄(bao)膜(mo)、磁性(xing)薄(bao)膜和(he)超导薄膜在高(gao)新技术和(he)工(gong)业上(shang)的(de)大规模(mo)开发(fa)应用(yong)。磁控(kong)溅射(she)靶(ba)材已逐渐(jian)发展(zhan)成一个(ge)专业(ye)性产业(ye).随着(zhe)高新(xin)技(ji)术(shu)的(de)不断发(fa)展(zhan)。世界(jie)的靶(ba)材(cai)市场还将进(jin)一(yi)步扩大。
8、中国磁控溅射(she)靶材产(chan)业的(de)发(fa)展(zhan)思路与(yu)展望(wang)
磁(ci)控溅(jian)射靶(ba)材(cai)研(yan)发技术和(he)靶材(cai)产(chan)业(ye)的(de)发(fa)展(zhan)与(yu)下(xia)游(you)应(ying)用产业的(de)薄膜技术发展是息(xi)息相关(guan)的(de)。
靶(ba)材作为(wei)一种(zhong)具(ju)有(you)特殊(shu)用(yong)途的材(cai)料，具(ju)有很(hen)强的应用目(mu)的(de)和(he)明确(que)的(de)应用(yong)背(bei)景。脱(tuo)离溅(jian)射工艺和(he)薄膜性(xing)能(neng)单纯(chun)地研究(jiu)靶(ba)材(cai)本身的(de)性(xing)能(neng)没(mei)有任何(he)意(yi)义。而(er)根(gen)据薄(bao)膜(mo)的(de)性(xing)能要(yao)求(qiu)，研究靶(ba)材(cai)的组成、结构(gou)，制备(bei)工(gong)艺(yi)、性能以及(ji)靶(ba)材(cai)的(de)组(zu)成(cheng)、结(jie)构、性(xing)能(neng)与(yu)溅射(she)薄膜性(xing)能之(zhi)间(jian)的(de)关(guan)系，既(ji)有利于获得(de)满足应(ying)用需(xu)要的薄(bao)膜(mo)性能，又(you)有利于
更好(hao)的使用(yong)靶(ba)材，充(chong)分发(fa)挥其作(zuo)用，促进(jin)靶(ba)材产业发(fa)展(zhan)。国(guo)际上(shang)从(cong)事靶材(cai)研(yan)发(fa)与生(sheng)产的专(zhuan)业大(da)公司(si)正(zheng)是沿着这个(ge)方向(xiang)发(fa)展起来(lai)的。他们根(gen)据(ju)电(dian)子(zi)信(xin)息(xi)等产(chan)业的(de)最新发展(zhan)动(dong)态(tai)，不断研(yan)制(zhi)开(kai)发(fa)满(man)足(zu)薄膜(mo)性能要(yao)求(qiu)的新(xin)型(xing)靶材(cai)，使(shi)公(gong)司(si)的产品(pin)在(zai)市(shi)场竞争(zheng)中(zhong)始终立(li)于(yu)不败之地(di)。例(li)如美(mei)国(guo)的(de)TOSOHSMD公司(si)，拥有一(yi)批(pi)研究(jiu)靶(ba)材(cai)性能(neng)及(ji)其与(yu)溅射(she)薄(bao)膜(mo)性(xing)能之(zhi)间(jian)关(guan)系的专业(ye)人(ren)员(yuan)。
毫无(wu)疑问(wen)，正(zheng)是他们作为(wei)公(gong)司的强大(da)技术力(li)量(liang)，不(bu)断地研(yan)制(zhi)开(kai)发各种新(xin)产(chan)品。才(cai)使(shi)公(gong)司的国(guo)际市场占有(you)率不(bu)断(duan)扩大，并逐(zhu)渐(jian)发(fa)展成(cheng)为一(yi)个(ge)跨国(guo)大(da)公(gong)司。在这一点上(shang)。中(zhong)国(guo)靶(ba)材研发(fa)企(qi)业(ye)一定要(yao)始(shi)终把(ba)握(wo)这个(ge)方(fang)向(xiang)，否(fou)则，只会(hui)仿(fang)制(zhi)、重复国(guo)外靶材(cai)企(qi)业现有的产品(pin)，永(yong)远(yuan)处(chu)于落(luo)后(hou)的地位，无法追(zhui)赶(gan)与超(chao)越国(guo)外(wai)靶(ba)材(cai)先进(jin)制造(zao)企业。
近年(nian)来(lai)，我国电(dian)子(zi)信息产(chan)业以3倍于(yu)GDP增(zeng)长的(de)速度(du)飞速发(fa)展，我国(guo)已成(cheng)为(wei)全(quan)球电(dian)子(zi)信(xin)息产业(ye)投资(zi)的(de)热点(dian)地区(qu)，集(ji)成(cheng)电路(lu)、光(guang)盘(pan)及显(xian)示(shi)器(qi)生产线(xian)均有(you)大量(liang)合资(zi)或独资(zi)企(qi)业(ye)出现(xian)。我(wo)国(guo)已(yi)逐(zhu)渐成(cheng)为了(le)世界上(shang)薄膜(mo)靶(ba)材(cai)的(de)最(zui)大需求(qiu)地区(qu)之(zhi)一。与(yu)此极不相称(cheng)的(de)是(shi)中(zhong)国(guo)还没有生产(chan)靶材(cai)的(de)专(zhuan)业(ye)大公(gong)司(si)。大量(liang)靶材(cai)还(hai)需(xu)从(cong)国(guo)外(wai)进口，特别是技(ji)术含量(liang)高的靶材。由于(yu)国内(nei)靶材产(chan)业(ye)的(de)滞后(hou)发展，目前中(zhong)国(guo)大(da)陆和台(tai)湾地区的靶材(cai)市场中(zhong)有很(hen)大(da)一(yi)部分份(fen)额(e)被国(guo)外(wai)公(gong)司(si)占领。与此(ci)同时(shi)。随着(zhe)微电子等(deng)高(gao)科技(ji)产(chan)业(ye)的(de)高(gao)速(su)发展(zhan)，中国大陆和台(tai)湾(wan)的靶(ba)材市场(chang)仍(reng)将(jiang)进一步(bu)扩大(da)。
当前，科技的(de)发(fa)展，经(jing)济(ji)效益的(de)需要以及与国外(wai)厂商的(de)竞(jing)争都(dou)为中(zhong)国(guo)靶材产业(ye)的(de)发展(zhan)提供(gong)了(le)机(ji)遇和挑战(zhan)。机(ji)遇(yu)和(he)挑战(zhan)并(bing)存(cun).如(ru)果不(bu)能(neng)抓住(zhu)机(ji)遇(yu)发(fa)展(zhan)自己(ji)的(de)靶材产(chan)业，我国(guo)与国(guo)际水(shui)平的(de)差(cha)距必(bi)将越(yue)来(lai)越大(da)，不(bu)仅不(bu)能(neng)夺回由(you)外(wai)商(shang)占领(ling)的国(guo)内(nei)市场(chang)，更无(wu)法参与(yu)国际市(shi)场(chang)的竞争(zheng)。
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