真空磁控濺射涂層技術(shù)與真空蒸發(fā)涂層技術(shù)的區(qū)別:真空磁控濺射涂層技術(shù)不同于真空蒸發(fā)涂層技術(shù)。濺射是指荷能顆粒轟擊固體表面,使固體原子或分子從表面射出的現(xiàn)象。大多數(shù)粒子是原子狀態(tài),通常稱為濺射原子。用于轟擊目標(biāo)的濺射顆粒可以是電子、離子或中性顆粒,因?yàn)殡x子很容易加速電場下所需的動能,所以大多數(shù)都使用離子作為轟擊顆粒。濺射過程是基于光放電,即濺射離子來自氣體放電。不同的濺射技術(shù)使用不同的光放電方法。直流二極濺射采用直流光放電,三極濺射采用熱陰極支撐光放電,射頻濺射采用射頻光放電,磁控濺射采用環(huán)磁場控制的光放電。真空磁控濺射涂層技術(shù)與真空蒸發(fā)涂層技術(shù)相比有許多優(yōu)點(diǎn)。如任何物質(zhì)都能濺射,特別是高熔點(diǎn)和低蒸汽壓力的元素和化合物;濺射膜與基板附著力好;膜密度高;膜厚可控,重復(fù)性好。此外,蒸發(fā)法與濺射法相結(jié)合,即離子鍍。該方法具有附著力強(qiáng)、沉積率高、膜密度高等優(yōu)點(diǎn)。雙靶磁控濺射儀是一款高真空鍍膜設(shè)備。浙江射頻磁控濺射工藝
磁控濺射法:磁控濺射法是在高真空充入適量的氬氣,在陰極和陽極之間施加幾百K直流電壓,在鍍膜室內(nèi)產(chǎn)生磁控型異常輝光放電,使氬氣發(fā)生電離。優(yōu)勢特點(diǎn):較常用的制備磁性薄膜的方法是磁控濺射法。氬離子被陰極加速并轟擊陰極靶表面,將靶材表面原子濺射出來沉積在基底表面上形成薄膜。通過更換不同材質(zhì)的靶和控制不同的濺射時(shí)間,便可以獲得不同材質(zhì)和不同厚度的薄膜。磁控濺射法具有鍍膜層與基材的結(jié)合力強(qiáng)、鍍膜層致密、均勻等優(yōu)點(diǎn)。金屬磁控濺射價(jià)格磁控濺射技術(shù)得以普遍的應(yīng)用,是由該技術(shù)有別于其它鍍膜方法的特點(diǎn)所決定的。
磁控濺射的優(yōu)點(diǎn):1、沉積速度快、基材溫升低、對膜層的損傷??;2、對于大部分材料,只要能制成靶材,就可以實(shí)現(xiàn)濺射;3、濺射所獲得的薄膜與基片結(jié)合較好;4、濺射所獲得的薄膜純度高、致密度好、成膜均勻性好;5、濺射工藝可重復(fù)性好,可以在大面積基片上獲得厚度均勻的薄膜;6、能夠控制鍍層的厚度,同時(shí)可通過改變參數(shù)條件控制組成薄膜的顆粒大小;7、不同的金屬、合金、氧化物能夠進(jìn)行混合,同時(shí)濺射于基材上;8、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
PVD技術(shù)常用的方法:PVD基本方法:真空蒸發(fā)、濺射、離子鍍,以下介紹幾種常用的方法。電子束蒸發(fā):電子束蒸發(fā)是利用聚焦成束的電子束來加熱蒸發(fā)源,使其蒸發(fā)并沉積在基片表面而形成薄膜。特征:真空環(huán)境;蒸發(fā)源材料需加熱熔化;基底材料也在較高溫度中;用磁場控制蒸發(fā)的氣體,從而控制生成鍍膜的厚度。濺射沉積:濺射是與氣體輝光放電相聯(lián)系的一種薄膜沉積技術(shù)。濺射的方法很多,有直流濺射、RF濺射和反應(yīng)濺射等,而用得較多的是磁控濺射、中頻濺射、直流濺射、RF濺射和離子束濺射。單向脈沖正電壓段的電壓為零!濺射發(fā)生在負(fù)電壓段。
反應(yīng)磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜,并能實(shí)現(xiàn)單機(jī)年產(chǎn)上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)。但是,直流反應(yīng)濺射的反應(yīng)氣體會在靶表面非侵蝕區(qū)形成絕緣介質(zhì)層,造成電荷積累放電,導(dǎo)致沉積速率降低和不穩(wěn)定,進(jìn)而影響薄膜的均勻性及重復(fù)性,甚至損壞靶和基片。為了解決這一問題,近年來發(fā)展了一系列穩(wěn)定等離子體以控制沉積速率,提高薄膜均勻性和重復(fù)性的技術(shù)。(1)采用雙靶中頻電源解決反應(yīng)磁控濺射過程中因陽極被絕緣介質(zhì)膜覆蓋而造成的等離子體不穩(wěn)定現(xiàn)象,同時(shí)還解決了電荷積累放電的問題。(2)利用等離子發(fā)射譜監(jiān)測等離子體中的金屬粒子含量,調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體流量使等離子體放電電壓穩(wěn)定,從而使沉積速率穩(wěn)定。(3)使用圓柱形旋轉(zhuǎn)靶減小絕緣介質(zhì)膜的覆蓋面積。(4)降低輸入功率,并使用能夠在放電時(shí)自動切斷輸出功率的智能電源抑制電弧。(5)反應(yīng)過程與沉積過程分室進(jìn)行,既能有效提高薄膜沉積速率,又能使反應(yīng)氣體與薄膜表面充分反應(yīng)生成化合物薄膜。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個(gè)正交電磁。共濺射磁控濺射處理
磁控濺射方法可用于制備多種材料,如金屬、半導(dǎo)體、絕緣子等。浙江射頻磁控濺射工藝
磁控濺射的原理:磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下,在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞,使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子;新電子飛向基片,Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶,并以高能量轟擊靶表面,使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中,中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜,而產(chǎn)生的二次電子會受到電場和磁場作用,產(chǎn)生E×B所指的方向漂移,簡稱E×B漂移,其運(yùn)動軌跡近似于一條擺線。若為環(huán)形磁場,則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運(yùn)動,它們的運(yùn)動路徑不只很長,而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi),并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar來轟擊靶材,從而實(shí)現(xiàn)了高的沉積速率。隨著碰撞次數(shù)的增加,二次電子的能量消耗殆盡,逐漸遠(yuǎn)離靶表面,并在電場E的作用下較終沉積在基片上。由于該電子的能量很低,傳遞給基片的能量很小,致使基片溫升較低。浙江射頻磁控濺射工藝
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