第33卷，第3期 2013年3月
告学与光谱分析
光谱
Spectroscopy and Spectral Analysis
磁控溅射沉积薄膜预溅射时间的光谱诊断
Vol.33,No.3,pp595-599
March，2013
郭庆林，范青，崔永亮，董开虎，张磊，李旭，张金平，陈金忠
河北大学物理科学与技术学院，河北保定071002
摘要利用Omni->300系列光栅光谱仪、CCD数据采集和处理系统以及光纤导光系统等构成的等离子体光谱分析系统，实现了实时获取射频磁控溅射过程中等离子体光谱，分别对NiTa，TiAI陶瓷靶，NiAl TiAl合金靶四种靶材的磁控溅射过程产生的等离子体进行监测，以TaIⅡI333.991nm，NiI362.473nm，Al I396.153nm和TiI398.176nm为分析线，获得了分析谱线强度随时间的变化规律，并以此为依据确定了
预最射时闻，同时研究了不同载射功率和压强对预溅射时闻的影哺。关键词等离子体发射光谱；光谱分析；磁控溅射；预溅射时间
中图分类号：0657
引言
文献标识码：A
DOI:10.3964/i.issn.1000-0593(2013)03-0595-05
1实验部分
磁控溅射法是当今制备薄膜较常用的一种方法[1.2]，而此种方法制备高质量薄膜的关键之一在于能够在溅射过程中各方面条件比较稳定的阶段进行膜的生长，从而保证薄膜质量达到最优。在以往的探索研究中，人们主要是依靠多次实验面得到的经验来确定溅射达到稳定的时间。如王志安等[] 采用中频反应磁控溅射季生化在玻璃基体上沉积TO，在镀膜前通人氨气进行5min的预溅射来清洗Ti靶表面。胡敏通过直流反应磁控溅射来沉积TiN薄膜时，靶材进行预溅射时间5min。Jiang等[5]利用磁控溅射技术制备碳化确薄膜时对靶材进行了60min的预溅射。Taweesub等[°在对铝铜合金进行等离子体渗氮前先对样品进行预溅射持续45 min，以清除其表面氧化层。在利用等离子体发射光谱诊断对磁控溅射制备薄膜工艺参数优化方面已有不少报道7.司]，并均采用预溅射措施。可见诸多研究中都意识到了进行预激射对薄膜生长的重要性，但采用有效手段来确定预溅射所需时间的报道少见，一般靠经验给定，这样很难保证所制备薄膜的稳定性，同时对资源可能造成不必要的浪费。
利用等离子体光谱诊断系统，对磁控溅射制备铁电薄膜过程中靶材组份进行光谱采集，通过研究靶材组份光谱强度随时间变化，实现了预溅射时间确定，该方法对提高磁控溅
射法制备薄膜质量和稳定性有一定的指导作用。收稿日期：2012-08-20，修订日期：2012-11-28
1.1装置
实验装置如图1所示，由磁控裁射仪、光纤导光系统光栅光谱仅、数据采集与处理系统构成的等离子体光谱分析系统。
乾材
样品台磁控减射仪真空室
光纤导光系统石英窗口
Fig1
Experimental setup
光棚光诺仪 CD
计算机
其中磁控射仪射频频率为13.56MHz(由中国科学院沈阳科学仪器厂）；光概光谱仪（1200mm-1，分辨率为0.1
nm)；CCD探测器为Ames-D7522紫外增强型， 1.2方法
实验中为了确保对磁控射过程中等离子体光谱实时采集的可行性，磁控轰射制备薄膜实验条件在以往优化条件下进行[9]，本底真空2.0×10-*Pa，工作气体氢气，流量为50 sccm，压强为5Pa，靶基间距为5cm，溅射功率70W。分别以金属陶瓷配NiTa，TiAl，金属合金靶NiAl，TiAI作为就射靶材，在Si(001)基片上各制备金属陶瓷肥的NiTa，TiAl 薄膜，合金靶NiAl，TiAI薄膜。通过磁控溅射过程中靶材组
基金项目：国家自然科学基金项目（60876055)和河北省自然科学基金项目(A2012201013)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
e-mail; qlguo@hbu edu. cr