第30卷，第12期 2010年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
磁控溅射沉积薄膜实验参数优化光谱诊断
Vol.30,No.12,pp3179-3182
December,2010
郭庆林，崔永亮，陈剑辉，张金平，怀素芳，刘保亭，陈金忠
河北大学物理科学与技术学院，河北保定071002
摘要采用磁控藏射仪、Omni->300系列光栅光谱仪、CCD数据采集系统和光纤导光系统等构成的等离子体光谱分析系统，采集了以Cu和AI为靶材、氢气为工作气体，射频磁控溅射法沉积硅基薄膜时的等离子体发射光谱。以CuI324.754nm，CuI327.396nm，CuI333.784nm，CuI353.039nm，AlI394.403nm 和AlI396.153nm为分析线，研究了Cu和AI等离子体发射光谱强度随溅射时间、溅射功率、爬基距和气体压强等实验参数的变化。并与射频磁控费射沉积薄膜实验参数的选择进行对比，表明发射光谱法对射频避控满射薄膜生长备件的优化有着很好的指导作用，
关键调射频磁控溉射；等离子体发射光谱：硅基博膜
中图分类号：0657
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2010)12-3179-04
析了射功率、工作压强等实验参数对等离子体状态的影响。Lecceur与Kakatif?.8]等对射频磁控激射过程的等离子体进行了光谱分析，分别研究了氧压强对阻极粒子元素谱线的
尊膜材料因其在多个方面的优异性能，使得应用十分广泛，薄膜的制备有多种方法，磁控溅射法是当今制备薄膜比较常用的一种方法1)，而用磁控溅射法制备出高质域薄膜的关键是薄膜生长过程中的工艺参数选择与稳定性控制。为此在薄膜生长中的工艺参数对薄膜的各种性能影明方面做了大量探讨与研究，如马元远(3)等采用真空溅射镀膜技术在镍锋铁氧基片.上制备了Cr/Ni-Cu/Ag结构的金属化复合薄膜，分析了溅射功率，爬基间距和溅射气压等工艺参数对薄膜性能的影响，并得出最好的实验条件。王璜(4]等运用磁控溅射仪制备薄膜，实验研究了不同工作气压与沉积速率的关系，实验结果发现沉积速率存在一个最大值，此处对应了最佳的工作气压条件。张先徽等在硅村底上制备金刚石浮膜时，利用傅里叶红外吸收光谱仪对生长过程进行了实时监测，研究了不同的沉积时间对薄膜形成以及生长的影响。
等离子体发射光谱研究是了解放电条件下气体状态的有效手段和用于无干扰诊断等离子体状态参数的方法。它为研究不同实验参数下的等离子体行为提供了一种很好的方法。 Nishal"]等在射赖磁控溅射生长ITO博膜时采集了其等离子体发射光谱，并且计算了其电子密度和电子温度，发现当射频功率从20W变化到50W时，电子密度呈现线性增长趋劳，电子温度旱现指数增长变化。韩力等采集了磁控溅射生长ZnO薄膜和ZAO薄膜时的等离子体发射光谱，并且分
收稿日期：2010-02-26，修订日期：2010-05-28
基金项目：河北省自然科学基金项目（A2008000565)资助
作者简介：郭庆林，1957年生，河北大学物理科学与技术学院教授万方数据
影响和氨氧比率对薄膜形成的影响，确定了氢氧流量比为 2：1时为最伟条件。李附平等在以GaP为视材、氢气为工作气体的条件下，采用磁控溅射法制备了厚度较大的GaP 膜。对沉积过程中的辉光放电等离子体发射光谱进行了诊断，在其中并未发现靶材元索Ga和P，而使用ArI发射谱线作为分析线，研究了工艺参数对发射谐线强度的影响，并且优化了沉积GaP膜的工艺参数。
诸多研究中以配材元素来分析的较少，而配材元索光谱信息是对等离子体的行为的直接表征。本文以Cu和AI犯材为实验材料，通过紫外增强型CCD对磁控溅射Cu和AI过程中的等离子体光谱进行了采集，获得了靶材元索Cu和AI 光谱信息，并以Cu和AI作为分析线，分析了各参数变化时的等离子体光谐强度的变化规律，为磁控溅射沉积薄膜实验参数优化提供实验依据。
实验装置与方法 1.1实验装置
实验装置由磁控溅射仪、Omni->300系列光播光谱仪、 CCD数据采集系统、光纤导光系统和计算机组成。图1为实验系统的示意图。
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