1842年格波(bo)夫在(zai)实(shi)验(yan)室(shi)中发(fa)现(xian)了阴(yin)极(ji)溅射(she)现象，由(you)于(yu)人(ren)们(men)对(dui)溅射机理(li)缺乏深入了(le)解(jie)和溅(jian)射薄(bao)膜(mo)技术(shu)发展缓慢(man)，商业(ye)化(hua)的(de)磁(ci)控(kong)溅(jian)射设(she)备(bei)直(zhi)到1970年(nian)才(cai)逐(zhu)渐(jian)应(ying)用于实(shi)验(yan)室和(he)小型生产。
自20世(shi)纪80年(nian)代(dai)，以集成(cheng)电路、信息(xi)存(cun)储(chu)、液(ye)晶显示(shi)器(qi)、激光(guang)存(cun)储(chu)器(qi)、电子(zi)控制器为主(zhu)的(de)电(dian)子与信(xin)息(xi)产(chan)业开(kai)始进(jin)入(ru)高(gao)速(su)发(fa)展时期，磁控(kong)溅射技术才从实(shi)验(yan)室(shi)应用(yong)真正(zheng)进人(ren)工(gong)业(ye)化(hua)规(gui)模(mo)生(sheng)产应(ying)用领(ling)域(yu)。近10年(nian)来(lai)，磁(ci)控溅射(she)技术更是取(qu)得了突(tu)飞猛进(jin)的(de)发展(zhan)。目(mu)前(qian)磁(ci)控溅射技(ji)术(shu)以(yi)及(ji)薄膜(mo)制(zhi)备(bei)是(shi)全(quan)球(qiu)新(xin)材(cai)料领域研(yan)发(fa)和关注(zhu)的(de)一(yi)大(da)热(re)点。
靶材是磁(ci)控(kong)溅(jian)射(she)过程(cheng)中(zhong)的(de)基本耗(hao)材。不仅使(shi)用量大，而且(qie)靶(ba)材(cai)质量(liang)的好(hao)坏对(dui)金(jin)属薄(bao)膜(mo)的(de)性能(neng)起(qi)着至关(guan)重要的决定(ding)作(zuo)用(yong)，因此(ci)，靶材是磁(ci)控溅射(she)过(guo)程(cheng)的关键(jian)材(cai)料。针(zhen)对溅射钛(tai)靶(ba)材这一具有高附(fu)加(jia)值(zhi)的功能(neng)材料(liao)，在(zai)巨大(da)市(shi)场需求(qiu)的拉动下，全(quan)球(qiu)各靶材厂商(shang)正在不断探索和完善(shan)靶(ba)材(cai)制(zhi)备(bei)技(ji)术(shu)，研(yan)发(fa)新的高品质(zhi)溅射(she)靶材(cai)。
1、磁控(kong)溅射(she)靶材(cai)的分类
磁控(kong)溅(jian)射(she)靶(ba)材因其(qi)成(cheng)分、形状和应(ying)用领域不(bu)同(tong)，可以采用(yong)不(bu)同(tong)的分(fen)类(lei)方法。
根据材(cai)料的成(cheng)分不同。靶(ba)材(cai)可(ke)分为金(jin)属靶材(cai)、合(he)金靶材(cai)、无机(ji)非金(jin)属靶(ba)材和(he)复合(he)靶(ba)材等。
其(qi)中无(wu)机(ji)非(fei)金属(shu)靶材(cai)又(you)可(ke)分为(wei)氧(yang)化(hua)物(wu)、硅(gui)化(hua)物、氮化(hua)物(wu)和氟化(hua)物(wu)等不同种(zhong)类(lei)靶材。
根据(ju)几(ji)何形(xing)状(zhuang)的(de)不同(tong)，靶材可分(fen)为(wei)长(正(zheng))方体(ti)形靶材、圆(yuan)柱体形靶材(cai)和(he)不规则(ze)形(xing)状(zhuang)靶(ba)材(cai)；
此外。靶(ba)材(cai)还(hai)可(ke)分(fen)为(wei)实(shi)心和(he)空(kong)心两(liang)种(zhong)类(lei)型靶材。
目(mu)前(qian)靶材最(zui)常用(yong)的(de)分类(lei)方法是根据(ju)靶材的(de)应用领(ling)域(yu)进(jin)行(xing)划分。主(zhu)要(yao)包括半导体(ti)领域(yu)用(yong)靶材、记(ji)录(lu)介质(zhi)用(yong)靶材(cai)、显(xian)示薄膜用(yong)靶(ba)材、光学(xue)靶材(cai)、超(chao)导靶(ba)材等。其中(zhong)半(ban)导体领(ling)域用靶(ba)材(cai)、记(ji)录介(jie)质(zhi)用靶材(cai)和(he)显示(shi)靶材(cai)是(shi)市(shi)场(chang)需(xu)求(qiu)规模(mo)最(zui)大的(de)三(san)类靶材。
2、磁(ci)控(kong)溅射靶(ba)材的(de)应(ying)用领域
磁控(kong)溅射钛靶材(cai)主(zhu)要(yao)应(ying)用于电(dian)子(zi)及信息产业。
如(ru)集成电(dian)路、信息(xi)存(cun)储(chu)、液晶存储(chu)、液晶(jing)显示(shi)屏(ping)、激(ji)光存(cun)储(chu)器(qi)、电(dian)子(zi)控制器(qi)件等(deng)，亦可(ke)应用于玻璃(li)镀膜领域(yu)。还(hai)可以(yi)应用于耐(nai)磨(mo)材(cai)料(liao)、高温(wen)耐蚀(shi)、化(hua)学电镀(du)、金(jin)属(shu)泡沫材(cai)料、高档(dang)装饰用品等(deng)行业。
2.1 信息存(cun)储(chu)产(chan)业
随着(zhe)IT产业的(de)不(bu)断(duan)发展。全球对(dui)记(ji)录(lu)介(jie)质(zhi)需求量(liang)越(yue)来越大(da).记(ji)录介(jie)质用(yong)靶(ba)材(cai)的研究与(yu)生(sheng)产(chan)成为(wei)关(guan)注(zhu)的(de)热(re)点。在信息(xi)存(cun)储产业中，使用溅射(she)靶材制备的相关(guan)薄(bao)膜(mo)产品有硬(ying)盘、磁头、光(guang)盘(CD—R，CD，DVD)、磁光相(xiang)变光(guang)盘(M0，C—RW，DVD一(yi))。制备这些(xie)数据(ju)存(cun)储产(chan)品(pin)，需(xu)要使(shi)用(yong)具(ju)有特(te)殊(shu)结(jie)晶性与特(te)殊(shu)成分(fen)的高(gao) 品质(zhi)靶材，常用(yong)的有(you)钴(gu)、铬、碳、镍一铁、贵(gui)金属、稀有(you)金(jin)属(shu)等(deng)靶(ba)材(cai)。
2.2 集(ji)成(cheng)电路产(chan)业
集(ji)成电(dian)路用(yong)靶(ba)材(cai)在全球(qiu)靶(ba)材市场(chang)中占较大(da)份额(e)。其溅射(she)产品(pin)主要(yao)包(bao)括电极互(hu)连线膜、阻(zu)挡(dang)层(ceng)薄(bao)膜、接(jie)触(chu)薄(bao)膜(mo)、光盘(pan)掩(yan)膜、电容器(qi)电极膜(mo)、电(dian)阻(zu)薄膜等。纯(chun)铝和铝合金靶材用于(yu)集(ji)成电路(lu)和功(gong)耗(hao)较小(xiao)的(de)分(fen)立(li)器件(jian)中(zhong).金靶(ba)材(cai)则(ze)主要用(yong)于(yu)功率晶(jing)体(ti)管(guan)和微波(bo)器(qi)件(jian)等(deng).阻(zu)挡(dang)膜(mo)用(yong)靶材主(zhu)要(yao)是(shi)钨(wu)、钼(mu)等(deng)难(nan)熔(rong)金(jin)属和(he)难(nan)熔金(jin)属硅(gui)化(hua)物(wu)。
粘附(fu)膜用(yong)靶材(cai)主要有(you)钛、钨等。薄膜(mo)电阻(zu)器(qi)是(shi)薄(bao)膜混合集(ji)成(cheng)电(dian)路中用(yong)量(liang)最多(duo)的元件。而(er)电阻薄膜(mo)使用(yong)的(de)靶(ba)材料为(wei)NiCr、MoSi2、WSi等(deng)合金(jin)，其中(zhong)NiCr合金用量(liang)最大。
2.3 平面显(xian)示器(qi)产业(ye)
平(ping)面显示(shi)器(qi)包(bao)括:液(ye)晶显示器(LCD)、等离(li)子(zi)体显示(shi)器(PDP)、场(chang)致(zhi)发光(guang)显(xian)示器(E—L)、场(chang)发(fa)射(she)显示器(qi)(FED)。目前(qian)，在平面显示(shi)器(qi)市(shi)场(chang)中(zhong)以液晶(jing)显示器(qi)LCD市场最大(da)，份额(e)高(gao)达80％。LCD被(bei)认(ren)为是(shi)目前最有应用前景的(de)平(ping)板(ban)显(xian)示(shi)器件，它(ta)的(de)出(chu)现大(da)大扩展了(le)显(xian)示(shi)器(qi)的应(ying)用范(fan)围，从笔记(ji)本(ben)电(dian)脑(nao)显示(shi)器、台式(shi)电脑(nao)监视 器、高(gao)清(qing)晰(xi)液(ye)晶电视以(yi)及移动通信(xin).各(ge)种新型LCD产品(pin)正(zheng)在冲击(ji)着人(ren)们的(de)生活(huo)习(xi)惯(guan)。并推(tui)动着世(shi)界信(xin)息(xi)产业的飞速发(fa)展(zhan)。当前(qian)，LCD的(de)开(kai)发(fa)以彩(cai)色(se)为(wei)主.画面(mian)向高(gao)清(qing)晰(xi)度和(he)大尺寸化(hua)方向(xiang)发(fa)展。平面(mian)显示(shi)器(qi)的薄(bao)膜多(duo)采用溅射(she)成形(xing)。
目(mu)前(qian)。平面显(xian)示器(qi)产(chan)业使(shi)用最(zui)广泛是(shi)ITO靶(ba)材(cai),它是(shi)制备LCD高(gao)性能导(dao)电(dian)膜的最好材(cai)料(liao)。还没有其他材料可以(yi)代(dai)替，ITO靶材的化学(xue)成(cheng)分是(shi)In2O3一(yi)SnO2，加(jia)入(ru)Sn的作用(yong)是(shi)降(jiang)低In的(de)电阻(zu)。
使之具(ju)有(you)更好的导(dao)电性(xing)。除ITO靶材外。平面显示器产业(ye)溅射用(yong)靶(ba)材(cai)主(zhu)要还有Al、Y2o，MgO、W、Mo、Ni、Cu、Cr等靶(ba)材。
2.4 光学(xue)薄(bao)膜行(xing)业(ye)
磁控溅(jian)射是(shi)目(mu)前(qian)制备幕(mu)墙(qiang)玻璃最好(hao)的(de)方法(fa)，但(dan)由(you)于(yu)射频电源(yuan)、溅射靶(ba)的材料和制(zhi)作(zuo)价(jia)格(ge)昂(ang)贵(gui)，磁控(kong)溅射的(de)成(cheng)本是比(bi)较(jiao)高(gao)的。玻璃(li)镀(du)膜采用(yong)的(de)靶(ba)材(cai)主要(yao)有:In2O3、SnO2、Co-Cr、Ni-Cr、Cu、Cr、Ni、Sn等。汽(qi)车(che)后(hou)视镜(jing)用(yong)靶(ba)材(cai)主(zhu)要(yao)有(you):Cr、A1、SnO2、TiO2等。通常(chang)的(de)汽车(che)后视镜镀(du)膜是(shi)采用蒸(zheng)发镀(du)铝(lv)工艺。
2.5 金属(shu)泡沫(mo)材料(liao)产(chan)业(ye)
目(mu)前，高性(xing)能电(dian)池材(cai)料泡(pao)沫镍(nie)现(xian)行常(chang)规(gui)工(gong)艺(yi)存在(zai)耗用(yong)贵(gui)金(jin)属钯、产(chan)品纯度(du)低(di)、电化性能差(cha)、成本高(gao)等(deng)缺(que)陷(xian)。全(quan)球(qiu)主要电池生产厂商(shang)已不(bu)再(zai)将此(ci)方法(fa)生产的泡沫(mo)镍列(lie)入采购订(ding)货名单(dan)，转(zhuan)向(xiang)采(cai)用(yong)磁控(kong)溅(jian)射法(fa)生产(chan)的(de)泡沫(mo)镍(nie)产(chan)品，而(er)高(gao)纯镍(nie)靶(ba)制备(bei)是整个新工艺的关(guan)键技术。决(jue)定了(le)泡沫(mo)镍(nie)产(chan)品的(de)最终(zhong)质量，我(wo)国作为全球(qiu)第一(yi)大(da)泡(pao)沫镍生产国，对(dui)镍(nie)靶(ba)的(de)需(xu)求(qiu)量(liang)很大(da)。
3、磁(ci)控溅射(she)靶(ba)材(cai)的制备(bei)技(ji)术方法
磁控溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)的(de)制(zhi)备技术方法(fa)按(an)生(sheng)产(chan)工(gong)艺(yi)可分为(wei)熔融(rong)铸造(zao)法(fa)和(he)粉末(mo)冶金法两(liang)大类，在(zai)靶材制(zhi)备过(guo)程(cheng)中，除严(yan)格(ge)控(kong)制材料纯(chun)度(du)、致密(mi)度(du)、晶粒度以(yi)及结晶(jing)取向(xiang)之外，对热处理(li)工(gong)艺条件、后续成(cheng)型(xing)加工(gong)过(guo)程(cheng)亦(yi)需(xu)加(jia)以严(yan)格控制。以(yi)保(bao)证靶(ba)材(cai)的质量。
3.1 熔(rong)融铸(zhu)造(zao)法
熔(rong)融铸(zhu)造(zao)法是(shi)制(zhi)备磁控溅射靶(ba)材(cai)的基(ji)本方法(fa)之一。与(yu)粉末冶(ye)金(jin)法相(xiang)比，熔融铸(zhu)造法生(sheng)产(chan)的靶(ba)材产品(pin)杂(za)质(zhi)含量低(di)，致(zhi)密(mi)度(du)高(gao)。在生(sheng)产过程(cheng)中.为保(bao)证铸(zhu)锭中(zhong)杂质(zhi)元(yuan)素(su)含量(liang)尽可(ke)能(neng)低(di).通常(chang)其(qi)冶炼(lian)和浇注(zhu)在真空或保(bao)护(hu)性(xing)气氛下进(jin)行。
但实(shi)际(ji)铸造(zao)过程中(zhong)。因为(wei)材(cai)料组(zu)织内(nei)部难(nan)免存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)孔隙(xi)率(lv)。这些孔(kong)隙会(hui)导致溅射(she)过(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)微(wei)粒飞溅(jian)，从(cong)而(er)影响(xiang)溅(jian)射薄(bao)膜(mo)的(de)质量(liang)，因此(ci)，需要(yao)后(hou)续热(re)加(jia)工(gong)和(he)热(re)处(chu)理工艺降(jiang)低其孔(kong)隙率。
3.2 粉末冶金(jin)法(fa)
通常(chang)。熔融(rong)铸(zhu)造(zao)法(fa)无法(fa)实(shi)现难(nan)熔金属(shu)溅射靶材的(de)制(zhi)备.对(dui)于(yu)熔(rong)点(dian)和密(mi)度相差较(jiao)大(da)的(de)两(liang)种(zhong)或(huo)两种以上的(de)金属，采用普通(tong)的(de)熔融铸(zhu)造(zao)法(fa)，一般也(ye)难以获(huo)得(de)成(cheng)分(fen)均(jun)匀(yun)的合(he)金靶(ba)材(cai)，对于(yu)无机非金(jin)属(shu)靶(ba)材、复(fu)合靶材(cai)，熔(rong)融铸造法(fa)更是(shi)无能(neng)为力。而(er)粉(fen)末(mo)冶(ye)金法(fa)是(shi)解决(jue)制备(bei)上(shang)述(shu)靶材(cai)技术(shu)难题的最(zui)佳(jia)途径(jing)。同(tong)时，粉(fen)末冶(ye)金(jin)工(gong)艺还(hai)具(ju)有(you)容易获得(de)均(jun)匀(yun)细晶结构(gou)、节(jie)约原(yuan)材(cai)料(liao)、生(sheng)产(chan)效率高等(deng)优(you)点。目(mu)前(qian)已成(cheng)为(wei)磁控溅射靶材的主要(yao)制备(bei)方法和研(yan)究(jiu)热点(dian)。
粉末(mo)冶金(jin)法(fa)制备靶(ba)材(cai)时。其(qi)关(guan)键(jian)在(zai)于(yu):一是选(xuan)择高纯(chun)、超(chao)细(xi)粉末作(zuo)为原(yuan)料；二是选择(ze)能(neng)实(shi)现快速致密化(hua)的成(cheng)形烧结(jie)技(ji)术(shu)，以(yi)保证(zheng)靶(ba)材(cai)的(de)低(di)孔(kong)隙率(lv)，并控制(zhi)晶粒度；三是制备过(guo)程(cheng)严格控(kong)制(zhi)杂(za)质(zhi)元(yuan)素(su)的(de)引入(ru)。
4、磁(ci)控(kong)溅(jian)射靶材的技(ji)术要(yao)求
为提高(gao)溅射效率(lv)及确(que)保沉(chen)积薄膜的(de)质量，靶材(cai)的(de)质量必须(xu)严(yan)格(ge)控(kong)制，经大(da)量(liang)实(shi)验(yan)研究(jiu)表(biao)明，影响(xiang)靶(ba)材(cai)质(zhi)量的主(zhu)要因(yin)素包括(kuo)纯(chun)度(du)、杂(za)质含(han)量(liang)、密实(shi)度(du)、晶粒(li)尺寸及尺寸(cun)分布、结晶(jing)取向(xiang)与结(jie)构(gou)均匀(yun)性(xing)、几(ji)何形(xing)状(zhuang)与(yu)尺寸(cun)等(deng)。
4.1 纯(chun)度
靶材的纯度(du)对溅(jian)射(she)薄膜的(de)性能影(ying)响(xiang)很(hen)大(da)。靶(ba)材(cai)的(de)纯度(du)越(yue)高，溅射薄膜(mo)的性(xing)能(neng)越(yue)好(hao)。以(yi)纯(chun)铝靶为例(li)，纯度(du)越高，溅射(she)铝(lv)膜(mo)的耐(nai)蚀(shi)性(xing)及(ji)电(dian)学(xue)、光(guang)学性能(neng)越(yue)好(hao)。不过在(zai)实际(ji)应(ying)用(yong)中，不同用途(tu)靶材对纯(chun)度(du)要求不一样。例(li)如，一般(ban)工业用(yong)靶材(cai)对(dui)纯(chun)度的要求(qiu)并(bing)不苛(ke)求，而(er)半(ban)导(dao)体(ti)、显示(shi)器(qi)体(ti)等(deng)领域(yu)用靶(ba)材对纯度的要求(qiu)十分严格:磁(ci)性(xing)薄(bao)膜用(yong)靶材(cai)的纯度(du)要求一(yi)般为(wei)99.9％以(yi)上(shang)，ITO靶中In2O3和(he)SnO4的纯度(du)则(ze)要求(qiu)不(bu)低(di)于(yu)99.99％。
4.2 杂(za)质(zhi)含(han)量(liang)
靶材(cai)作为(wei)溅(jian)射(she)中的阴极(ji)源(yuan)。材(cai)料中的杂(za)质和气孔(kong)中的(de)氧和(he)水(shui)分(fen)是(shi)沉(chen)积(ji)薄(bao)膜的(de)主要污染源。
靶(ba)材(cai)对(dui)纯(chun)度(du)的(de)要求也就(jiu)是对(dui)杂(za)质总含(han)量(liang)的(de)要求。杂(za)质总(zong)含量越(yue)低，纯度就越高(gao)。此(ci)外，不同(tong)用(yong)途靶材对(dui)单(dan)个杂(za)质含量(liang)也(ye)有不(bu)同(tong)的要求(qiu)。例如(ru)，半(ban)导(dao)体电(dian)极(ji)布线用W、Mo、Ti等靶(ba)材对(dui)U、Th等放(fang)射(she)性元(yuan)素(su)的(de)含(han)量要(yao)求(qiu)低于(yu)3×10-9光(guang)盘反(fan)射膜用(yong)的(de)合金靶材(cai)则(ze)要(yao)求(qiu)氧含(han)量(liang)低(di)于(yu)2x10-4。
4.3 致(zhi)密度
为(wei)了减(jian)少靶(ba)材(cai)固体(ti)中(zhong)的气孔。提高溅(jian)射薄(bao)膜(mo)的(de)性能，一(yi)般(ban)要求溅(jian)射钛靶(ba)材(cai)具有较高(gao)的致(zhi)密度(du)。
通(tong)常，靶(ba)材的致密(mi)度不仅(jin)影响溅(jian)射时(shi)的(de)沉(chen)积(ji)速率(lv)、溅射(she)膜(mo)粒(li)子的(de)密(mi)度和(he)放(fang)电(dian)现(xian)象(xiang)等(deng)，还(hai)影响(xiang)着溅射薄(bao)膜(mo)的电学(xue)和(he)光(guang)学性能。靶材(cai)越致密(mi)，溅射(she)膜粒(li)子(zi)的密(mi)度(du)越(yue)低(di)，放(fang)电(dian)现象(xiang)越弱(ruo)，而(er)薄膜(mo)的(de)性(xing)能(neng)也(ye)越好(hao)。靶材的(de)致密(mi)度主要取(qu)决于靶材制备工艺。一(yi)般(ban)而言，熔(rong)融铸(zhu)造法(fa)制(zhi)备(bei)的靶(ba)材致(zhi)密(mi)度高(gao)。而(er)粉(fen)末(mo)冶金法制(zhi)备(bei)的靶(ba)材(cai)致(zhi)密度则相对(dui)较 低(di)。因此(ci)，提(ti)高靶材的(de)致(zhi)密(mi)度(du)是(shi)粉末冶金(jin)烧(shao)结法制备靶材必须(xu)解决(jue)的(de)关(guan)键技术(shu)之(zhi)一(yi)。
4.4 晶粒(li)尺(chi)寸及尺寸分布
通常靶材(cai)为(wei)多(duo)晶结(jie)构。晶粒(li)大(da)小(xiao)可由微(wei)米到(dao)毫米(mi)量(liang)级。同一(yi)成(cheng)分的(de)靶材，细(xi)小尺寸晶(jing)粒靶的溅(jian)射(she)速(su)率(lv)要(yao)比粗(cu)晶(jing)粒(li)靶快:而晶粒(li)尺(chi)寸相(xiang)差较小的靶，淀积薄(bao)膜(mo)的厚度分(fen)布(bu)也较均匀(yun)。据日本(ben)Energy公司(si)研究(jiu)发(fa)现，若(ruo)将钛(tai)靶的(de)晶粒(li)尺寸控(kong)制(zhi)在100m以下(xia)，且(qie)晶粒(li)大小的(de)变化保持(chi)在20％以(yi)内。其(qi)溅(jian)射所得(de)薄(bao)膜的质(zhi)量(liang)可得(de)到大幅(fu)度(du)改(gai) 善(shan)。采(cai)用(yong)真(zhen)空熔(rong)炼(lian)方法制(zhi)造(zao)的(de)靶(ba)材可确保靶材内部无气孔存在(zai)。但粉(fen)末(mo)冶金法(fa)制(zhi)造(zao)的(de)靶材，则(ze)极有(you)可能含(han)有一(yi)定(ding)数量(liang)的(de)气孔。气孔(kong)的存(cun)在(zai)会导致(zhi)溅射时(shi)产(chan)生不(bu)正常放电而产生(sheng)杂(za)质(zhi)粒(li)子。另外，含有气孔的(de)靶(ba)材(cai)在搬动(dong)、运(yun)输、安装(zhuang)、操作(zuo)时，因其(qi)密(mi)度(du)较低(di)，也(ye)极(ji)易发(fa)生(sheng)碎裂。
4.5 结晶(jing)取向(xiang)
由于(yu)在(zai)溅射(she)时(shi)靶材原子(zi)容易(yi)沿(yan)着原子六(liu)方(fang)最(zui)紧(jin)密(mi)排列(lie)方(fang)向(xiang)优(you)先(xian)溅射出来(lai)，因此(ci)，为达(da)到(dao)最(zui)高溅(jian)射速(su)率(lv)，可(ke)通(tong)过改变靶(ba)材结(jie)晶(jing)结(jie)构的(de)方法来增加(jia)溅射(she)速(su)率(lv)。不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)具(ju)有(you)不同(tong)的结(jie)晶结构，因(yin)而应(ying)采(cai)用不(bu)同的成(cheng)型(xing)方(fang)法和(he)热(re)处理方(fang)法。材(cai)料(liao)的结(jie)晶(jing)方(fang)向对溅射(she)膜(mo)层的厚(hou)度(du)均(jun)匀性(xing)影响(xiang)也较(jiao)大(da)。
4.6 成(cheng)分与(yu)结(jie)构均(jun)匀(yun)性(xing)
成(cheng)分与(yu)结(jie)构均(jun)匀性也(ye)是考察(cha)靶(ba)材(cai)质(zhi)量的重(zhong)要(yao)指(zhi)标之(zhi)一(yi)。对(dui)于(yu)复相(xiang)结(jie)构(gou)的(de)合金(jin)靶材和复(fu)合靶(ba)材.不仅要(yao)求成(cheng)分的(de)均匀(yun)性(xing)，还要求(qiu)组织结构的(de)均匀性。例如，ITO靶为In2O3-SnO2的混合(he)烧结物(wu)，为(wei)了保(bao)证ITO靶的质量，要求ITO靶(ba)中In2O3-SnO2组(zu)成均(jun)匀(yun)，分子比应为(wei)93:7或91:9。
4.7 几(ji)何形(xing)状与(yu)尺寸(cun)
主要(yao)体(ti)现(xian)在(zai)加(jia)工精度和加工(gong)质量(liang)方(fang)面，如(ru)表(biao)面(mian)平(ping)整(zheng)度、粗(cu)糙(cao)度(du)等(deng)。如(ru)靶(ba)材粗糙化(hua)处(chu)理(li)可使(shi)靶(ba)材(cai)表(biao)面布(bu)满(man)丰富的凸(tu)起(qi)尖端(duan)，在(zai)尖端(duan)效(xiao)应(ying)的(de)作用(yong)下，这些(xie)凸起尖(jian)端的电(dian)势将(jiang)大(da)大提(ti)高，从(cong)而(er)击穿(chuan)介(jie)质(zhi)放(fang)电.但是(shi)过(guo)大(da)的(de)凸(tu)起(qi)对于(yu)溅(jian)射(she)的质(zhi)量和稳定性(xing)是(shi)不(bu)利(li)的(de)。
5、磁(ci)控(kong)溅射(she)靶材亟待(dai)解决的几(ji)个重(zhong)大难题(ti)
5.1 靶材(cai)利用率(lv)低(di)
在平面(mian)磁控溅(jian)射(she)过(guo)程中(zhong)。由于正交电磁(ci)场对(dui)溅射离子的作用(yong)关(guan)系(xi)。溅(jian)射靶材在(zai)溅(jian)射(she)中(zhong)将产生不(bu)均匀冲蚀(shi)现(xian)象(xiang).从(cong)而造(zao)成(cheng)溅(jian)射靶(ba)材的(de)利用率普(pu)遍(bian)低下，只有(you)30％左(zuo)右。近年(nian)来(lai)，磁控溅(jian)射设(she)备(bei)改(gai)善(shan)后(hou)靶材的利用(yong)率提(ti)高到(dao)5O％左右。
另外(wai)，靶(ba)材(cai)原子(zi)被(bei)氩(ya)离(li)子撞击(ji)出(chu)来(lai)后(hou)，约(yue)有1/6的(de)溅射(she)原子会淀(dian)积(ji)到真空(kong)室(shi)内壁或(huo)支架(jia)上(shang)，增(zeng)加清(qing)洁(jie)真空(kong)设(she)备(bei)的费用(yong)及(ji)停机时间。怎样提(ti)高溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)的利用率是今(jin)后研究设计(ji)靶材(cai)与溅射设(she)备的主(zhu)要发展(zhan)方向之(zhi)一(yi)。
5.2 溅射(she)过(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)微粒(li)飞溅(jian)
溅(jian)射镀(du)膜的(de)过程(cheng)中(zhong).致(zhi)密(mi)度(du)较小的(de)溅射(she)靶(ba)材(cai)受(shou)轰(hong)击(ji)时(shi)，由(you)于靶材内部(bu)孔隙(xi)内存在(zai)的气(qi)体(ti)突然(ran)释放(fang)，造成大(da)尺(chi)寸(cun)的靶(ba)材(cai)颗(ke)粒(li)或(huo)微粒(li)飞溅。或成(cheng)膜(mo)之(zhi)后(hou)膜材(cai)受(shou)二(er)次(ci)电子(zi)轰(hong)击(ji)造成微粒(li)飞(fei)溅。这些(xie)微(wei)粒(li)的(de)出(chu)现会降低薄(bao)膜品(pin)质(zhi)。如在VLSI制(zhi)作工(gong)艺(yi)过程(cheng)中(zhong)，每(mei)1501Tlnl直(zhi)径(jing)硅片所能(neng)允许的微(wei)粒(li)数必须(xu)小(xiao)于30个(ge)。一般(ban)，粉末(mo)冶金工(gong)艺制(zhi)
备(bei)的溅(jian)射靶(ba)材(cai)大(da)都(dou)存(cun)在(zai)致(zhi)密度低(di)的问题。容(rong)易(yi)造成微(wei)粒飞溅(jian)。因此(ci)，对(dui)熔(rong)融铸(zhu)造(zao)法(fa)制备(bei)的靶(ba)材，可采(cai)用适(shi)当的热加(jia)工(gong)或(huo)热(re)处(chu)理工(gong)艺(yi)来提高(gao)其致密度；而(er)对(dui)粉末(mo)冶(ye)金(jin)溅(jian)射(she)靶(ba)材则应提高(gao)原料粉末纯(chun)度，并采(cai)用(yong)等(deng)离(li)子烧结、微(wei)波烧(shao)结等快速致(zhi)密化(hua)技术(shu)，以降(jiang)低(di)靶材孔隙(xi)率。
5.3 靶(ba)材的结晶(jing)取(qu)向(xiang)
靶材(cai)溅(jian)射(she)时(shi)，靶材(cai)中(zhong)的原子最(zui)容(rong)易(yi)沿着密排面方向(xiang)优(you)先(xian)溅射(she)出(chu)来，材料(liao)的(de)结晶方向对溅(jian)射(she)速率和(he)溅(jian)射(she)膜层的厚度(du)均(jun)匀性影响较(jiao)大。因(yin)此。获(huo)得(de)一(yi)定结晶取(qu)向的靶材结构对解决上(shang)述(shu)问题(ti)至关(guan)重要。但(dan)要使靶(ba)材组织(zhi)获得一(yi)定取向(xiang)的结(jie)晶结构(gou)存(cun)在较(jiao)大(da)难(nan)度，只(zhi)有(you)根(gen)据靶材(cai)的(de)组(zu)织结构特(te)点，采(cai)用(yong)不同的成(cheng)型(xing)方(fang)法(fa)和热(re)处(chu)理(li)工艺进(jin)行靶材的结(jie)晶取向控制。
6、磁(ci)控溅(jian)射靶材国(guo)内(nei)外(wai)主(zhu)要生(sheng)产厂家
附(fu)表列出(chu)了目(mu)前世(shi)界上(shang)从事靶(ba)材产业(ye)的各(ge)主(zhu)要生(sheng)产(chan)厂(chang)商的排名(ming)情(qing)况，由附表可(ke)看出，日(ri)本(ben)、美(mei)国(guo)、德(de)国是世(shi)界磁控(kong)溅(jian)射(she)靶材(cai)研发(fa)生(sheng)产(chan)水(shui)平最高(gao)的(de)国(guo)家(jia)。据(ju)统计(ji)从(cong)1990年至1998年之(zhi)间(jian)，世(shi)界各(ge)国(guo)在(zai)美国申请的(de)靶材(cai)专(zhuan)利(li)数量(liang)。日本(ben)占(zhan)58％，美国(guo)为27％，德(de)国为11％。这(zhe)也(ye)再次(ci)证(zheng)明日(ri)本(ben)在(zai)磁(ci)控(kong)溅射靶(ba)材(cai)的(de)研制(zhi)、开(kai)发与 生产方面居世界领先地(di)位(wei)。
为了更能接近(jin)磁控溅射(she)靶(ba)材(cai)的(de)使用(yong)者(zhe)。以(yi)便(bian)提(ti)供(gong)更(geng)完(wan)善(shan)的(de)售后(hou)服务，全(quan)球(qiu)主(zhu)要靶(ba)材(cai)制造(zao)商通常会在客(ke)户(hu)所(suo)在(zai)地(di)设(she)立分公(gong)司(si)。目前(qian)，亚洲(zhou)的一些(xie)国(guo)家(jia)和(he)地区，如(ru)台(tai)湾(wan)、韩国(guo)和(he)新(xin)加(jia)坡就(jiu)建(jian)立了越来(lai)越(yue)多制造(zao)薄(bao)膜(mo)元(yuan)件(jian)等(deng)产(chan)品(pin)的(de)工(gong)厂，如IC、液晶(jing)显(xian)示器(qi)及光(guang)碟(die)制(zhi)造(zao)厂。对(dui)靶(ba)材厂(chang)商而(er)言，这(zhe)是相当重(zhong)要(yao)的(de)新(xin)兴市场。因(yin)此，全(quan)球靶材制造(zao)基地正(zheng)在快速向(xiang)亚洲地区聚(ju)集(ji)。
随着(zhe)国(guo)内半导(dao)体集成(cheng)电(dian)路(lu)、记(ji)录介(jie)质、平(ping)面显示(shi)及(ji)工作(zuo)表(biao)面(mian)涂(tu)层等(deng)高技(ji)术(shu)产业的迅猛发展，中(zhong)国(guo)的(de)靶(ba)材(cai)市场(chang)日益扩(kuo)大(da)。已逐(zhu)渐成(cheng)为(wei)世界薄膜靶(ba)材(cai)的最大需(xu)求地(di)区之(zhi)一(yi)，这为(wei)中国靶(ba)材(cai)制造(zao)业的(de)发(fa)展提供了(le)机(ji)遇(yu)和挑战(zhan)。在(zai)此(ci)巨大(da)市场需(xu)求(qiu)的拉(la)动(dong)下(xia)。靶材产业(ye)引(yin)起(qi)了(le)我(wo)国(guo)有关(guan)科(ke)研院(yuan)所(suo)和企(qi)业(ye)的重视(shi)和(he)关注，纷(fen)纷投(tou)入人(ren)力、物力、财力从(cong)事磁(ci)控溅靶(ba)材的(de)研发(fa)和(he)生产。
国内靶材(cai)研发(fa)生(sheng)产的(de)基地(di)目(mu)前(qian)主(zhu)要(yao)集中(zhong)在(zai)北京和(he)广(guang)东(dong)地区(qu)。江(jiang)浙、湖(hu)南、河北(bei)、江(jiang)西(xi)、甘(gan)肃(su)等地(di)也有(you)一(yi)些厂商(shang)开(kai)展了(le)靶材的(de)研(yan)发(fa)与(yu)生(sheng)产(chan)。由于靶材原料纯度(du)、生产(chan)装(zhuang)备和(he)工艺(yi)研(yan)发(fa)技术的限制(zhi)，我国靶(ba)材(cai)制(zhi)造业(ye)还处于(yu)初创期(qi)，国(guo)内(nei)靶材(cai)生产(chan)企业基本(ben)属(shu)于(yu)质(zhi)量(liang)和(he)技(ji)术门槛较低(di)、采(cai)用传统(tong)加工(gong)方法、依靠价格取(qu)胜的低档(dang)次(ci)溅射靶材生产者(zhe)，或获(huo)利(li)有(you)限(xian)的(de)代工(gong)型加(jia)工厂。生产(chan)规模(mo)小(xiao)，品(pin)种单一(yi)，技(ji)术还不(bu)稳定(ding)，迄今为(wei)止，中(zhong)国(guo)(包(bao)括(kuo)台(tai)湾)还没(mei)有(you)生(sheng)产靶(ba)材的(de)专(zhuan)业(ye)大(da)公(gong)司(si)，大量(liang)靶(ba)材(cai)还(hai)需从国(guo)外(wai)进口，特(te)别(bie)是(shi)技术(shu)含量(liang)高(gao)和(he)产品(pin)纯(chun)度高的(de)靶材(cai)还(hai)不(bu)得(de)不依赖进口。
7、磁(ci)控(kong)溅射靶材(cai)的(de)市(shi)场(chang)需求(qiu)与(yu)预测(ce)
进(jin)入(ru)20世纪(ji)90年(nian)代(dai)以(yi)来。随着(zhe)微电(dian)子(zi)半导(dao)体(ti)集(ji)成(cheng)电路、薄(bao)膜混合(he)集成(cheng)电(dian)路、片式元器(qi)件，特(te)别(bie)是光(guang)盘、磁盘(pan)及液晶(jing)平面(mian)显(xian)示器等技术领域(yu)的(de)飞速(su)发(fa)展(zhan)和磁控溅射技术(shu)的(de)同步发(fa)展。溅(jian)射靶材(cai)的(de)品种和市场规(gui)模日(ri)益(yi)扩(kuo)大。1990年世(shi)界靶材(cai)市场销(xiao)售量(liang)约为350亿(yi)日元(yuan)。1991年约(yue)为430亿(yi)日元(yuan)。1995年(nian)仅日本的(de)靶(ba)材市场就已 达到(dao)50o亿日元(yuan)。我(wo)国(guo)台(tai)湾CD-R片(pian)1999年(nian)就(jiu)生产(chan)约(yue)17.7亿片(pian)，2000年(nian)产(chan)量达(da)到(dao)47亿片，CD-RW片(pian)2000年(nian)达到1.8亿片。DVD碟片(pian)2000年(nian)也将超l亿(yi)片(pian)。TFr-CCP的(de)产值(zhi)2000年(nian)达(da)到900亿(yi)台(tai)币(bi)，据BCC(BusinessCommuicationCompang商(shang)业(ye)咨询(xun)公(gong)司(si))的统计报(bao)告(gao)指(zhi)出(chu):1999年(nian)世(shi)界(jie)靶(ba)材(cai)市(shi)场(chang)的(de)年销(xiao)售(shou)额近(jin)10亿美(mei)元(yuan)，到2009年(nian)，全球(qiu)靶(ba)材市(shi)场(chang)的年销售额(e)将(jiang)达(da)到50亿(yi)美元(yuan)，其中(zhong)日本(ben)企业(ye)的销售(shou)额超(chao)过(guo)世界(jie)市(shi)场(chang)的一半(ban)，美国企(qi)业(ye)的销售(shou)额(e)约(yue)占世(shi)界(jie)市(shi)场的(de)三分(fen)之一。由于(yu)电子薄(bao)膜、光学薄(bao)膜、光电(dian)薄(bao)膜(mo)、磁(ci)性薄(bao)膜和超导(dao)薄膜(mo)在(zai)高新技术和工业(ye)上的(de)大(da)规(gui)模开发应用(yong)。磁控(kong)溅射(she)靶材已逐(zhu)渐发展(zhan)成(cheng)一(yi)个专(zhuan)业(ye)性(xing)产(chan)业(ye).随着高(gao)新(xin)技术的不断(duan)发展。世(shi)界的(de)靶(ba)材市场(chang)还(hai)将进一步(bu)扩(kuo)大(da)。
8、中(zhong)国磁控(kong)溅射靶材(cai)产业(ye)的(de)发展(zhan)思(si)路(lu)与(yu)展(zhan)望(wang)
磁(ci)控溅射靶材(cai)研发技(ji)术(shu)和靶材(cai)产业(ye)的发展与(yu)下(xia)游应(ying)用(yong)产(chan)业(ye)的(de)薄(bao)膜技(ji)术(shu)发(fa)展是息息(xi)相(xiang)关(guan)的。
靶(ba)材作(zuo)为一(yi)种具有特殊用途(tu)的(de)材(cai)料(liao)，具有很(hen)强(qiang)的应用(yong)目的(de)和(he)明(ming)确(que)的(de)应用(yong)背景(jing)。脱(tuo)离(li)溅射工(gong)艺和(he)薄(bao)膜性能单(dan)纯(chun)地研(yan)究靶(ba)材(cai)本身的(de)性(xing)能(neng)没(mei)有(you)任(ren)何意(yi)义(yi)。而(er)根(gen)据(ju)薄膜(mo)的(de)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)，研究靶(ba)材的(de)组成(cheng)、结构(gou)，制备(bei)工艺(yi)、性能(neng)以及(ji)靶材(cai)的(de)组(zu)成(cheng)、结(jie)构、性能与溅射(she)薄(bao)膜性(xing)能(neng)之间(jian)的(de)关(guan)系，既(ji)有(you)利于获得满(man)足应用(yong)需(xu)要的薄(bao)膜(mo)性能(neng)，又有利于 更好的(de)使(shi)用(yong)靶(ba)材，充分发(fa)挥(hui)其(qi)作(zuo)用，促进靶材产业发(fa)展(zhan)。国(guo)际(ji)上(shang)从事靶(ba)材(cai)研发与生产(chan)的(de)专(zhuan)业(ye)大(da)公(gong)司(si)正是沿(yan)着这(zhe)个(ge)方向(xiang)发(fa)展起来的(de)。他(ta)们根(gen)据电子(zi)信(xin)息等产业的(de)最新(xin)发(fa)展动态(tai)，不断研(yan)制开发(fa)满(man)足(zu)薄膜(mo)性能(neng)要求(qiu)的(de)新(xin)型(xing)靶材(cai)，使(shi)公(gong)司的产(chan)品在(zai)市场(chang)竞争中始(shi)终立于不(bu)败(bai)之地。例如(ru)美(mei)国的TOSOHSMD公司，拥(yong)有一(yi)批研究(jiu)靶(ba)材(cai)性(xing)能及(ji)其与溅(jian)射(she)薄膜(mo)性能(neng)之(zhi)间(jian)关系的专(zhuan)业(ye)人(ren)员。
毫无疑问，正是他们(men)作为(wei)公(gong)司的(de)强(qiang)大(da)技术(shu)力(li)量(liang)，不(bu)断地研制(zhi)开(kai)发各(ge)种(zhong)新产品(pin)。才使公(gong)司的(de)国际市场占有率(lv)不断扩大(da)，并(bing)逐渐发(fa)展(zhan)成(cheng)为(wei)一个跨(kua)国(guo)大公(gong)司。在这(zhe)一点(dian)上。中国(guo)靶材(cai)研(yan)发(fa)企业一定要始(shi)终(zhong)把(ba)握(wo)这(zhe)个方向，否(fou)则(ze)，只(zhi)会(hui)仿(fang)制(zhi)、重复(fu)国外(wai)靶材企业现(xian)有(you)的产品，永远处于(yu)落(luo)后(hou)的(de)地位，无(wu)法(fa)追赶与超(chao)越(yue)国外(wai)靶材先进(jin)制造(zao)企(qi)业(ye)。
近(jin)年来(lai)，我国电(dian)子信息产(chan)业以3倍于(yu)GDP增(zeng)长的速度(du)飞速(su)发(fa)展，我国(guo)已(yi)成为全(quan)球(qiu)电(dian)子(zi)信息产(chan)业投(tou)资的(de)热(re)点地(di)区，集成(cheng)电路、光盘(pan)及显(xian)示器(qi)生(sheng)产线(xian)均(jun)有大(da)量合资(zi)或独资企(qi)业出(chu)现(xian)。我(wo)国(guo)已逐(zhu)渐成为(wei)了世界上(shang)薄(bao)膜(mo)靶(ba)材(cai)的(de)最大(da)需(xu)求(qiu)地(di)区(qu)之一(yi)。与此(ci)极(ji)不(bu)相(xiang)称(cheng)的是(shi)中国还没(mei)有(you)生产靶材的专(zhuan)业(ye)大公(gong)司(si)。大量靶材还(hai)需(xu)从(cong)国外进(jin)口(kou)，特别(bie)是(shi)技(ji)术含量(liang)高的(de)靶(ba)材(cai)。由(you)于(yu)国内(nei)靶(ba)材(cai)产(chan)业的(de)滞(zhi)后(hou)发展，目(mu)前中(zhong)国大(da)陆(lu)和台(tai)湾地(di)区的(de)靶(ba)材市场中(zhong)有很大一(yi)部(bu)分(fen)份额被国(guo)外公(gong)司占(zhan)领。与此(ci)同时。随(sui)着(zhe)微电(dian)子(zi)等(deng)高科(ke)技产(chan)业的高(gao)速发展(zhan)，中(zhong)国(guo)大(da)陆(lu)和(he)台(tai)湾(wan)的靶(ba)材市场仍将(jiang)进(jin)一步扩大(da)。
当(dang)前，科(ke)技的发(fa)展(zhan)，经(jing)济效(xiao)益(yi)的需(xu)要(yao)以及与国(guo)外厂商的(de)竞(jing)争都(dou)为中国(guo)靶(ba)材(cai)产(chan)业(ye)的(de)发(fa)展提(ti)供了(le)机遇(yu)和挑战(zhan)。机(ji)遇和(he)挑战并存(cun).如果(guo)不能抓(zhua)住机(ji)遇(yu)发(fa)展(zhan)自(zi)己的靶(ba)材产业，我(wo)国(guo)与(yu)国际水(shui)平(ping)的差距(ju)必将(jiang)越(yue)来(lai)越大，不(bu)仅不能(neng)夺回由外商占(zhan)领的(de)国(guo)内(nei)市(shi)场，更(geng)无法参(can)与国际市(shi)场(chang)的竞(jing)争(zheng)。
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