廣州單靶磁控濺射技術

磁控濺射是由二極濺射基礎上發(fā)展而來，在靶材表面建立與電場正交磁場，解決了二極濺射沉積速率低，等離子體離化率低等問題，成為鍍膜工業(yè)主要方法之一。磁控濺射與其它鍍膜技術相比具有如下特點：可制備成靶的材料廣，幾乎所有金屬，合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在適當條件下多元靶材共濺射方式，可沉積配比精確恒定的合金；在濺射的放電氣氛中加入氧、氮或其它活性氣體，可沉積形成靶材物質與氣體分子的化合物薄膜；通過精確地控制濺射鍍膜過程，容易獲得均勻的高精度的膜厚；通過離子濺射靶材料物質由固態(tài)直接轉變?yōu)榈入x子態(tài)，濺射靶的安裝不受限制，適合于大容積鍍膜室多靶布置設計；濺射鍍膜速度快，膜層致密，附著性好等特點，很適合于大批量，高效率工業(yè)生產。濺射所獲得的薄膜純度高、致密度好、成膜均勻性好。廣州單靶磁控濺射技術

磁控濺射設備原子的能量比蒸發(fā)原子的能量大許多倍;入射離子的能量很低時，濺射原子角散布就不完全符合余弦散布規(guī)律。角散布還與入射離子方向有關。從單晶靶濺射出來的原子趨向于集中在晶體密度大的方向,因為電子的質量很小，所以即便運用具有高能量的電子炮擊靶材也不會發(fā)生濺射現象。因為濺射是一個雜亂的物理進程，涉及的因素許多，長期以來關于濺射機理雖然進行了許多的研究，提出過許多的理論，但都難以完善地解說濺射現象。廣東省科學院半導體研究所。山東磁控濺射鍍膜磁控濺射是在低氣壓下進行高速濺射,為此需要提高氣體的離化率。

反應磁控濺射適于制備大面積均勻薄膜，并能實現單機年產上百萬平方米鍍膜的工業(yè)化生產。但是，直流反應濺射的反應氣體會在靶表面非侵蝕區(qū)形成絕緣介質層，造成電荷積累放電，導致沉積速率降低和不穩(wěn)定，進而影響薄膜的均勻性及重復性，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性的技術。(1)采用雙靶中頻電源解決反應磁控濺射過程中因陽極被絕緣介質膜覆蓋而造成的等離子體不穩(wěn)定現象，同時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，調節(jié)反應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)使用圓柱形旋轉靶減小絕緣介質膜的覆蓋面積。(4)降低輸入功率，并使用能夠在放電時自動切斷輸出功率的智能電源抑制電弧。(5)反應過程與沉積過程分室進行，既能有效提高薄膜沉積速率，又能使反應氣體與薄膜表面充分反應生成化合物薄膜。

脈沖磁控濺射工作原理：在一個周期內存在正電壓和負電壓兩個階段，在負電壓段，電源工作于靶材的濺射，正電壓段，引入電子中和靶面累積的正電荷，并使表面清潔，裸露出金屬表面。加在靶材上的脈沖電壓與一般磁控濺射相同!為400~500V,電源頻率在10~350KHz，在保證穩(wěn)定放電的前提下，應盡可能取較低的頻率#由于等離子體中的電子相對離子具有更高的能動性，因此正電壓值只需要是負電壓的10%~20%，就可以有效中和靶表面累積的正電荷。占空比的選擇在保證濺射時靶表面累積的電荷能在正電壓階段被完全中和的前提下，盡可能提高占空，以實現電源的較大效率。磁控濺射設備的主要用途：各種功能性薄膜：如具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用的薄膜。

真空磁控濺射的分類：平面磁控濺射：平衡平面濺射是較常用的平面靶磁控濺射，磁力線有閉合回路且與陰極平行，即在陰極表面構成一個正交的電磁場環(huán)形區(qū)域。等離子體被束縛在靶表面距離靶面大約60cm的區(qū)域，通常在基片上加負偏壓來改善膜與基體的結合能力；非平衡平面磁控濺射為了將等離子區(qū)域擴展，利用磁體擺放方式的調整，可以方便的獲得不同的非平衡磁控源。圓柱磁控濺射沉積技術：利用圓柱形磁控陰極實現濺射的技術磁控源是關鍵部分，陰極在中心位置的叫磁控源；陽極在中心位置的叫反磁控源。磁控濺射沉積速度快、基材溫升低、對膜層的損傷小。山東磁控濺射鍍膜

這提高了薄膜工藝的效率，使它們能夠在較低的壓力下更快地生長。廣州單靶磁控濺射技術

磁控濺射的優(yōu)點：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，就可以實現濺射；3、濺射所獲得的薄膜與基片結合較好；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，同時可通過改變參數條件控制組成薄膜的顆粒大??；7、不同的金屬、合金、氧化物能夠進行混合，同時濺射于基材上；8、易于實現工業(yè)化。廣州單靶磁控濺射技術

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