崔新礼
中国南玻集团股份有限公司
摘要：目前，国内外正在不断扩大应用磁控溅射技术的范围，促使磁控溅射现已发展成为镀膜工业生产中一项最关键的技术，但同时磁控溅射中的靶材也显现出一些不足。基于此，本文就磁控溅射靶材，探讨了国内外的研究现状及其发展趋势，仅供参考。
关键词：磁控溅射；国内外；现状；靶材；发展趋势
目前，磁控溅射技术具有十分广阔的发展前景。而其中的靶材以其温升不快、沉积速度较高的特点现已被十分广泛地用于制备各种各样的材料薄膜。因此，与各个磁控溅射过程有关的物理机制方面的研究，便越发显得重要。作为工业真空镀膜消耗的重要部件之一，靶材的特性密切联系着薄膜的实际质量与镀膜的总成本投入，所以，在生产真空镀膜的过程中，应高度重视对靶材性能的改进以及靶材利用率的提高。
1国内外磁控溅射靶材的种类划分和应用
根据磁控溅射靶材的不同成分、形状及其应用范畴，可以有针对性地选用相应的分类方法。
其中按不同的材料成分，可将靶材划分为金属、合金、无机非金属、复合等类型的靶材。而且又可以将无机非金属靶材划分为硅化物、氧化物、氮化物、氟化物等类型的靶材。
而按不同的几何形状，可将靶材划分为正（长）方体形、圆柱体形、不规则形状等类型的靶材；另外，还可将靶材划分为空心和实心这两种靶材。
现阶段，最常用的靶材分类方法，便是按不同的靶材应用领域来划分靶材的类型，一般涉及半导体、记录介质、显示薄膜、光学、超导等领域用的靶材类型。而其中的半导体、记录介质、显示这三类领域用的靶材具有最大的市场需求规模。
而上述这些磁控溅射靶材一般应用在电子工业和信息产业领域，比如，用于集成电路、存储信息、液晶存储以及生产激光存储器、液晶显示屏、电子控制器件等部件，除此以外，还可以应用在镀膜玻璃生产领域，或者应用在高温耐蚀、耐磨材料、金属泡沫材料、化学电镀、高档装饰用品等工业领域。
2磁控溅射靶材应用现状问题及其解决方法
2.1靶材利用率普遍不高
在进行平面磁控溅射时，因为正交电磁场会作用溅射离子，所以在溅射当中，溅射靶材将会出现冲蚀不均匀的现象，进而降低溅射靶材的实际利用率，导致仅约为30％。目前，通过改善磁控溅射设备，促使靶材的实际利用率被提高至约50％。此外，氩离子将靶材原子撞击出来以后，1／6左右的溅射原子将会在真空支架上或室内壁淀积下来，而浪费清洁真空设备、延长停机时间。所以，溅射靶材及其设备的设计人员今后应加强对溅射靶材利用率有效提高的研究。
2.2溅射中有微粒飞溅
较小的致密溅射靶材在溅射镀膜时，在轰击的作用下，会突然释放存在于靶材孔隙中的气体，而导致尺寸较大的靶材微粒或颗粒飞溅出来，或膜材成膜以后，被二次电子所轰击，而导致微粒飞溅出来。而出现的这些微粒将影响薄膜的品质，比如，在制作VLSI的过程中，直径为150mm的硅片仅允许具有30个以下的微粒数。但通过粉末冶金工艺生产的溅射靶材，却往往有致密度不够高的问题存在，所以极易出现微粒飞溅问题。所以，针对由熔融铸造法生产出的靶材，则可以借助合适的热处理或热加工工艺，将其致密度提高；而针对粉末冶金工艺生产的溅射靶材，则需要将原材料的粉末纯度提高，并借助等微波、离子等快速烧结致密化技术，将靶材孔隙率减小。
2.3靶材结晶取向问题
靶材中的原子在靶材溅射的过程中，往往会优先沿密排面方向而有所溅射，这样材料结晶方向便会极大地影响溅射速率及其膜层厚度的实际均匀性。所以，为了有效解决以上这些问题，则靶材结构必须具有一定的结晶取向。然而，靶材组织为了使其结晶结构具有一定的取向，有很大的难度存在。只有按照靶材的具体组织结构特点，针对性地采用相应的热处理工艺和成型方法，来合理控制靶材的实际结晶取向。
3国内外磁控溅射靶材目前的市场需求及其预测
自上世纪末以来，随着先进混合薄膜、微电子半导体等集成电路以及片式元器件，尤其是光磁盘、平面液晶显示器等工业领域的快速发展以及磁控溅射技术的不断进步，推进了溅射靶材的种类及其市场规模的快速扩大。据有关统计报告显示，世界靶材市场的销售额正在逐年增大。因为现代高新技术工业，一直在持续大规模地应用开发电子、光学、光电、磁性、超导等类型的薄膜，所以磁控溅射靶材现已发展成为一个专业性极强的产业。而随着各种高新技术的快速发展和普及，国内外的靶材市场还会继续进一步地发展壮大。
4我国发展磁控溅射靶材的总体思路和其展望
薄膜技术产业的发展和应用密切联系着磁控溅射靶材有关技术的研发及其产业将来的发展。作为用途特殊的材料之一，靶材的应用目的很强、应用背景也十分明确。与薄膜性能和溅射工艺脱离，而单独研究靶材性能是不存在意义的。按薄膜的性能需要，大力研究靶材的性能结构组成、生产工艺以及靶材和溅射薄膜之间的具体关系，不仅有助于薄膜性能可以满足应用的要求，而且还有助于靶材更好的应用及其作用的充分发挥，从而进一步发展靶材产业。世界上靶材的生产研发企业也正是这样发展的。它们会结合相关产业发展的最新动态，积极研发与薄膜性能要求相符的新型靶材，并以此来提高市场竞争力。比如，TOSOHSMD企业便拥有专门研究靶材及其和溅射薄膜关系的一批专业技术人员。也正是这样他们不断地研发出大量的新产品，才让该企业得以不断扩大世界市场的占有率，并逐步发展扩大成跨国大企业之一。鉴于此，我国研发靶材的公司也必须始终朝这个方向发展，不然，地位只会永远低下，沦为重复、仿制国外先进靶材公司现有产品的商家，而不能追赶乃至超越国外先进的靶材生产公司。
目前，中国的电子信息的发展速度为增长GDP速度的3倍，而且中国现已变为国际电子信息业热点投资地区，在显示器、光盘、集成电路的生产线上，都出现了大量的独合资公司。中国现已逐渐发展成为国际上具有最大薄膜靶材需求量的国家之一。但我国却还没有专门制造靶材的大企业，尚需从国外进口大量的靶材，尤其是高技术含量的优质靶材。因为我国靶材业发展滞后，所以目前国外企业占领了我国大陆及台湾的很大一部分靶材市场。而随着先进微电子等产业的快速发展，我国的大陆及台湾将进一步扩大靶材市场。目前，科技的快速发展、经济发展的需要、和国际厂家的市场竞争，均提供给我国的靶材业发展的挑战和机遇。但若我国发靶材业无法抓住这个发展的机遇，则和世界水平之间的差距势必会变得更大，既无法将被外商所占领的市场夺回，又无法获得竞争国际市场的实力。
5结语
总之，磁控溅射靶材以其特点及良好的性能在国内外获得了越来越广泛的应用。靶材作为一种源材料，其质量密切联系着溅射生产工艺和各种镀膜的性能。所以，应针对靶材目前的现状，结合最新市场的动态，不断研发出附加值高的新型靶材，以满足薄膜的各项性能要求。只有这样才能打破国外大企业对高端靶材产品的垄断和掌控，让企业不断提高市场竞争力，获得可持续发展。
参考文献
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[2]蔡娜.磁控溅射靶面电磁场智能控制与刻蚀均匀性研究[D].黑龙江大学,2009.
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