磁控濺射的基本原理是利用Ar一O2混合氣體中的等離子體在電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)的作用下,被加速的高能粒子轟擊靶材表面,能量交換后,靶材表面的原子脫離原晶格而逸出,轉(zhuǎn)移到基體表面而成膜。磁控濺射的特點(diǎn)是成膜速率高,基片溫度低,膜的粘附性好,可實(shí)現(xiàn)大面積鍍膜。該技術(shù)可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。磁控濺射是70年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種“高速低溫濺射技術(shù)”。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個(gè)正交電磁場(chǎng)。當(dāng)濺射產(chǎn)生的二次電子在陰極位降區(qū)內(nèi)被加速為高能電子后,并不直接飛向陽(yáng)極,而是在正交電磁場(chǎng)作用下作來(lái)回振蕩的近似擺線的運(yùn)動(dòng)。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉(zhuǎn)移能量,使之電離而本身變成低能電子。這些低能電子較終沿磁力線漂移到陰極附近而被吸收,避免高能電子對(duì)極板的強(qiáng)烈轟擊,消除了二極濺射中極板被轟擊加熱和被電子輻照引起的損傷,體現(xiàn)出磁控濺射中極板“低溫”的特點(diǎn)。由于外加磁場(chǎng)的存在,電子的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)增加了電離率,實(shí)現(xiàn)了高速濺射。磁控濺射的技術(shù)特點(diǎn)是要在陰極靶面附件產(chǎn)生與電場(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng),一般采用永久磁鐵實(shí)現(xiàn)。平衡靶源多用于半導(dǎo)體光學(xué)膜,非平衡多用于磨損裝飾膜。智能磁控濺射
磁控濺射鍍膜注意事項(xiàng):1、輻射:有些鍍膜要用到射頻電源,如功率大,需做好屏蔽處理。另外,歐洲標(biāo)準(zhǔn)在單室鍍膜機(jī)門(mén)框四周嵌裝金屬線屏蔽輻射;2、金屬污染:鍍膜材料有些對(duì)人體有害的,特別要注意真空室清理過(guò)程中出現(xiàn)的粉塵污染;3、噪音污染:如特別是一些大的鍍膜設(shè)備,機(jī)械真空泵噪音很大,可以把泵隔離在墻外;4、光污染:離子鍍膜過(guò)程中,氣體電離發(fā)出強(qiáng)光,不宜透過(guò)觀察窗久看。適用范圍:1、建材及民用工業(yè)中。2、在鋁合金制品裝飾中的應(yīng)用。3、高級(jí)產(chǎn)品零/部件表面的裝飾鍍中的應(yīng)用。4、在不銹鋼刀片涂層技術(shù)中的應(yīng)用。5、在玻璃深加工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。浙江真空磁控濺射特點(diǎn)玻璃基片在陰極下的移動(dòng)是通過(guò)傳動(dòng)來(lái)進(jìn)行的。
磁控濺射靶材的應(yīng)用領(lǐng)域:眾所周知,靶材材料的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的薄膜技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)息息相關(guān),隨著應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在薄膜產(chǎn)品或元件上的技術(shù)改進(jìn),靶材技術(shù)也應(yīng)隨之變化。如Ic制造商.近段時(shí)間致力于低電阻率銅布線的開(kāi)發(fā),預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將大幅度取代原來(lái)的鋁膜,這樣銅靶及其所需阻擋層靶材的開(kāi)發(fā)將刻不容緩。另外,近年來(lái)平面顯示器大幅度取代原以陰極射線管為主的電腦顯示器及電視機(jī)市場(chǎng)。亦將大幅增加ITO靶材的技術(shù)與市場(chǎng)需求。此外在存儲(chǔ)技術(shù)方面。高密度、大容量硬盤(pán),高密度的可擦寫(xiě)光盤(pán)的需求持續(xù)增加.這些均導(dǎo)致應(yīng)用產(chǎn)業(yè)對(duì)靶材的需求發(fā)生變化。下面我們將分別介紹靶材的主要應(yīng)用領(lǐng)域,以及這些領(lǐng)域靶材發(fā)展的趨勢(shì)。
反應(yīng)磁控濺射:以金屬、合金、低價(jià)金屬化合物或半導(dǎo)體材料作為靶陰極,在濺射過(guò)程中或在基片表面沉積成膜過(guò)程中與氣體粒子反應(yīng)生成化合物薄膜,這就是反應(yīng)磁控濺射。反應(yīng)磁控濺射普遍應(yīng)用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn),這是因?yàn)椋?1)反應(yīng)磁控濺射所用的靶材料和反應(yīng)氣體純度很高,因而有利于制備高純度的化合物薄膜。(2)通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)磁控濺射中的工藝參數(shù),可以制備化學(xué)配比或非化學(xué)配比的化合物薄膜,通過(guò)調(diào)節(jié)薄膜的組成來(lái)調(diào)控薄膜特性。(3)反應(yīng)磁控濺射沉積過(guò)程中基板升溫較小,而且制膜過(guò)程中通常也不要求對(duì)基板進(jìn)行高溫加熱,因此對(duì)基板材料的限制較少。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等多材料,且具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于控制、附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
非平衡磁控濺射的磁場(chǎng)有邊緣強(qiáng),也有中部強(qiáng),導(dǎo)致濺射靶表面磁場(chǎng)的“非平衡”。磁控濺射靶的非平衡磁場(chǎng)不只有通過(guò)改變內(nèi)外磁體的大小和強(qiáng)度的永磁體獲得,也有由兩組電磁線圈產(chǎn)生,或采用電磁線圈與永磁體混合結(jié)構(gòu),還有在陰極和基體之間增加附加的螺線管,用來(lái)改變陰極和基體之間的磁場(chǎng),并以它來(lái)控制沉積過(guò)程中離子和原子的比例。非平衡磁控濺射系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu),一種是其芯部磁場(chǎng)強(qiáng)度比外環(huán)高,磁力線沒(méi)有閉合,被引向真空室壁,基體表面的等離子體密度低,因此該方式很少被采用。另一種是外環(huán)磁場(chǎng)強(qiáng)度高于芯部磁場(chǎng)強(qiáng)度,磁力線沒(méi)有完全形成閉合回路,部分外環(huán)的磁力線延伸到基體表面,使得部分二次電子能夠沿著磁力線逃逸出靶材表面區(qū)域,同時(shí)再與中性粒子發(fā)生碰撞電離,等離子體不再被完全限制在靶材表面區(qū)域,而是能夠到達(dá)基體表面,進(jìn)一步增加鍍膜區(qū)域的離子濃度,使襯底離子束流密度提高,通??蛇_(dá)5mA/cm2以上。這樣濺射源同時(shí)又是轟擊基體表面的離子源,基體離子束流密度與靶材電流密度成正比,靶材電流密度提高,沉積速率提高,同時(shí)基體離子束流密度提高,對(duì)沉積膜層表面起到一定的轟擊作用。磁控陰極按照磁場(chǎng)位形分布不同,大致可分為平衡態(tài)磁控陰極和非平衡態(tài)磁控陰極。深圳射頻磁控濺射設(shè)備
真空磁控濺射涂層技術(shù)不同于真空蒸發(fā)涂層技術(shù)。智能磁控濺射
磁控濺射的工藝研究:1、傳動(dòng)速度:玻璃基片在陰極下的移動(dòng)是通過(guò)傳動(dòng)來(lái)進(jìn)行的。低傳動(dòng)速度使玻璃在陰極范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)的時(shí)間更長(zhǎng),這樣就可以沉積出更厚的膜層。不過(guò),為了保證膜層的均勻性,傳動(dòng)速度必須保持恒定。鍍膜區(qū)內(nèi)一般的傳動(dòng)速度范圍為每分鐘0~600英寸之間。根據(jù)鍍膜材料、功率、陰極的數(shù)量以及膜層的種類的不同,通常的運(yùn)行范圍是每分鐘90~400英寸之間。2、距離與速度及附著力:為了得到較大的沉積速率并提高膜層的附著力,在保證不會(huì)破壞輝光放電自身的前提下,基片應(yīng)當(dāng)盡可能放置在離陰極較近的地方。濺射粒子和氣體分子的平均自由程也會(huì)在其中發(fā)揮作用。當(dāng)增加基片與陰極之間的距離,碰撞的幾率也會(huì)增加,這樣濺射粒子到達(dá)基片時(shí)所具有的能力就會(huì)減少。所以,為了得到較大的沉積速率和較好的附著力,基片必須盡可能地放置在靠近陰極的位置上。智能磁控濺射