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图2.1 磁控溅射原理示意图
2.1.2 Al/CuO复合薄膜的制备
2.1.2.1 实验设备及原材料
实验用真空镀膜设备由沈阳科友真空技术研究所制造，为射频磁控溅射。设备外形如图2.2所示。
图2.2 真空磁控溅射系统
其中I为设备主体：真空镀膜仪，II和Ⅲ为装置控制电源等，IV为冷水机。真空镀膜仪由真空泵（机械泵+分子泵）、功率源、离子源、磁控溅射靶、基片台等组成。真空泵能使极限真空能达到5×10-4Pa；功率源能提供范围为0W~500W的射频功率，附带匹配器可通过调节匹配参数使靶头反射功率最低；离子源能提供束流为60A的电子束流在镀膜前清洗基片、基片台为倒悬式。靶头、镀膜室腔体及复合分子泵等元件工作时采用水冷处理，水冷设备为深圳东露阳实业有限公司生产的PH-LW52-BHP型激光冷水机，水温设定为20℃。
此设备较于南京理工大学早期的镀膜设备具有智能控制制备多层复合薄膜的优点，以镀多层Al/CuO复合薄膜为例：通过在高真空条件下，对基片和靶材通以循环水冷却，使制备的Al/CuO复合薄膜始终保持在室温，在两个靶材同时起辉的情况下，同时获得较理想的Al膜和CuO膜接触面，在既定溅射功率的条件下，再通过程序控制基片台的旋转，可以高效的制备多层Al/CuO复合薄膜。在同时起辉的两个靶材之间，用一个遮挡板隔开两个溅射的靶头，可以避免同时镀膜时的相互溅射的污染。其溅射过程示意图如图2.3所示：
图2.3 真空镀膜仪溅射过程示意图
本实验基底为玻璃，实验用溅射靶材由江西海特新材料有限公司提供，金属Al靶材，纯度99.999%。CuO靶材，纯度99.99%。金属Ti靶材，纯度99.99%。
实验所用掩膜为黄铜材料，外径为30mm，内径以4mm递减的多个圆环。
2.1.2.2 Al、CuO薄膜沉积镀膜速率测定
由于本实验采用的镀膜机设备为教研室新进设备，Al、CuO的镀膜速率尚未可知，故采用光刻方法分别在2个基片上镀Al、CuO，形成具有台阶状的Al、CuO单层薄膜，后采用Olympus公司生产的LEXT OLS3100型激光共聚焦显微镜分别测得Al、CuO单层薄膜厚度，然后可分别计算得出Al、CuO薄膜的成膜平均速率。
实验所用光刻机为中科院成都光机研究所生产的URE_2000A型紫外深度光刻机，实验用光刻胶为AZ5200反转胶，曝光剂量为5mJ/cm2，光刻在10000级洁净室中进行。光刻机如图2.4所示。
图2.4 URE_2000A型紫外深度光刻机
光刻机的工作原理是通过紫外线曝光匀在基底上的有掩膜覆盖的光刻胶，再通过显影工艺去除被曝光部分，留下被掩膜掩盖部分，然后在基底上镀膜，再通过超声清洗清洗掉未曝光部分的光刻胶，形成具有台阶的单层薄膜，从而用于厚度测量。光刻胶，又称抗蚀剂，是光刻工艺中的重要材料。根据其受辐射后是否溶解于显影液，光刻胶可分为正、负两种。正性胶被辐射部分易溶于显影剂，而负性胶被辐射部分不溶于显影剂。我们所使用的为正性胶。
实验步骤主要如下：
（1） 清洗
本试验具体清洗步骤及条件如下：
（a）用洗涤剂浸泡超声清洗20分钟，溶解清除基片表面的大量有机物；
（b）用分析纯丙酮在50℃超声清洗20分钟，清除粘附的胶粘剂和部分残余有机物；
（c）用分析纯无水乙醇在50℃超声清洗20分钟，再次溶解清洗残余有机物；
（d）用去离子水在50℃超声清洗20分钟，清除乙醇、丙酮溶解物等物质；
（e）用去离子水冲洗，置于烘箱烘干待用。
（2） 匀胶
在洗净的玻璃基板上滴4～5滴光刻胶，调整匀胶旋转机转速为1000 r/min，使用匀胶机将光刻胶旋转甩匀后烘干待用。
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