反應磁控濺射是以金屬、合金、低價金屬化合物或半導體材料作為靶陰極,在濺射過程中或在基片表面沉積成膜過程中與氣體粒子反應生成化合物薄膜,這就是反應磁控濺射。反應磁控濺射普遍應用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn),這是因為:1、反應磁控濺射所用的靶材料和反應氣體純度很高,因而有利于制備高純度的化合物薄膜。2、通過調(diào)節(jié)反應磁控濺射中的工藝參數(shù),可以制備化學配比或非化學配比的化合物薄膜,通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜特性。3、反應磁控濺射沉積過程中基板升溫較小,而且制膜過程中通常也不要求對基板進行高溫加熱,因此對基板材料的限制較少。4、反應磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜,并能實現(xiàn)單機年產(chǎn)上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)。在氣體可以電離的壓強范圍內(nèi)如果改變施加的電壓,電路中等離子體的阻抗會隨之改變。天津磁控濺射設備
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。安徽真空磁控濺射平臺磁控濺射鍍膜產(chǎn)品優(yōu)點:可以沉積合金和化合物的薄膜,同時保持與原始材料相似的組成。
磁控濺射技術(shù)原理如下:濺射鍍膜的原理是稀薄氣體在異常輝光放電產(chǎn)生的等離子體在電場的作用下,對陰極靶材表面進行轟擊,把靶材表面的分子、原子、離子及電子等濺射出來,被濺射出來的粒子帶有一定的動能,沿一定的方向射向基體表面,在基體表面形成鍍層。濺射鍍膜較初出現(xiàn)的是簡單的直流二極濺射,它的優(yōu)點是裝置簡單,但是直流二極濺射沉積速率低;為了保持自持放電,不能在低氣壓下進行;在直流二極濺射裝置中增加一個熱陰極和陽極,就構(gòu)成直流三極濺射。增加的熱陰極和陽極產(chǎn)生的熱電子增強了濺射氣體原子的電離,這樣使濺射即使在低氣壓下也能進行;另外,還可降低濺射電壓,使濺射在低氣壓,低電壓狀態(tài)下進行;同時放電電流也增大,并可單獨控制,不受電壓影響。在熱陰極的前面增加一個電極,構(gòu)成四極濺射裝置,可使放電趨于穩(wěn)定。但是這些裝置難以獲得濃度較高的等離子體區(qū),沉積速度較低,因而未獲得普遍的工業(yè)應用。
真空磁控濺射技術(shù)是指一種利用陰極表面配合的磁場形成電子陷阱,使在E×B的作用下電子緊貼陰極表面飄移。設置一個與靶面電場正交的磁場,濺射時產(chǎn)生的快電子在正交的電磁場中作近似擺線運動,增加了電子行程,提高了氣體的離化率,同時高能量粒子與氣體碰撞后失去能量,基體溫度較低,在不耐溫材料上可以完成鍍膜。這種技術(shù)是玻璃膜技術(shù)中的較較好技術(shù),是由航天工業(yè)、兵器工業(yè)、和核工業(yè)三個方面相結(jié)合的至好技術(shù)的民用化,民用主要是通過這種技術(shù)達到節(jié)能、環(huán)保等作用。磁控濺射的原理是電子在電場的作用下,在飛向基材過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出氬正離子和新的電子。
磁控濺射的工藝研究:濺射變量。電壓和功率:在氣體可以電離的壓強范圍內(nèi)如果改變施加的電壓,電路中等離子體的阻抗會隨之改變,引起氣體中的電流發(fā)生變化。改變氣體中的電流可以產(chǎn)生更多或更少的離子,這些離子碰撞靶體就可以控制濺射速率。一般來說,提高電壓可以提高離化率。這樣電流會增加,所以會引起阻抗的下降。提高電壓時,阻抗的降低會大幅度地提高電流,即大幅度提高了功率。如果氣體壓強不變,濺射源下的基片的移動速度也是恒定的,那么沉積到基片上的材料的量則決定于施加在電路上的功率。在VONARDENNE鍍膜產(chǎn)品中所采用的范圍內(nèi),功率的提高與濺射速率的提高是一種線性的關(guān)系。高能脈沖磁控濺射技術(shù)是利用較高的脈沖峰值功率和較低的脈沖占空比來產(chǎn)生濺射的一種磁控濺射技術(shù)。天津磁控濺射設備
平衡靶源多用于半導體光學膜,非平衡多用于磨損裝飾膜。天津磁控濺射設備
磁控濺射靶材的分類如下:根據(jù)材料的成分不同,靶材可分為金屬靶材、合金靶材、無機非金屬靶材等。其中無機非金屬靶材又可分為氧化物、硅化物、氮化物和氟化物等不同種類靶材。根據(jù)幾何形狀的不同,靶材可分為長方體形靶材、圓柱體靶材和不規(guī)則形狀靶材;此外,靶材還可以分為實心和空心兩種類型靶材。目前靶材較常用的分類方法是根據(jù)靶材應用領(lǐng)域進行劃分,主要包括半導體領(lǐng)域應用靶材、記錄介質(zhì)應用靶材、顯示薄膜應用靶材、光學靶材、超導靶材等。其中半導體領(lǐng)域用靶材、記錄介質(zhì)用靶材和顯示靶材是市場需求規(guī)模較大的三類靶材。天津磁控濺射設備