磁控濺射的優(yōu)點(diǎn):(1)基板有低溫性。相對于二級濺射和熱蒸發(fā)來說,磁控濺射加熱少。(2)有很高的沉積率??蔀R射鎢、鋁薄膜和反應(yīng)濺射TiO2、ZrO2薄膜。(3)環(huán)保工藝。磁控濺射鍍膜法生產(chǎn)效率高,沒有環(huán)境污染。(4)涂層很好的牢固性,濺射薄膜與基板,機(jī)械強(qiáng)度得到了改善,更好的附著力。(5)操作容易控制。鍍膜過程,只要保持壓強(qiáng)、電功率濺射條件穩(wěn)定,就能獲得比較穩(wěn)定的沉積速率。(6)成膜均勻。濺射的薄膜密度普遍提高。(7)濺射的金屬膜通常能獲得良好的光學(xué)性能、電學(xué)性能及某些特殊性能。(8)濺射可連續(xù)工作,鍍膜過程容易自動控制,工業(yè)上流水線作業(yè)。磁控濺射特點(diǎn):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。山東多層磁控濺射步驟
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。山東多層磁控濺射步驟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)。
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,在濺射過程中或在基片表面沉積成膜過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,通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜特性。(3)反應(yīng)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(jìn)行高溫加熱,因此對基板材料的限制較少。
高速率磁控濺射本質(zhì)特點(diǎn)是產(chǎn)生大量的濺射粒子,導(dǎo)致較高的沉積速率。實(shí)驗(yàn)表明在較大的靶源密度在高速濺射,靶的濺射和局部蒸發(fā)同時(shí)發(fā)生,兩種過程的結(jié)合保證了較大的沉積速率(幾μm/min)并導(dǎo)致薄膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。與通常的磁控濺射比較,高速濺射和自濺射的特點(diǎn)在于較高的靶功率密度Wt=Pd/S>50Wcm-2,(Pd為磁控靶功率,S為靶表面積)。高速濺射有一定的限制,因此在特殊的環(huán)境才能保持高速濺射,如足夠高的靶源密度,靶材足夠的產(chǎn)額和濺射氣體壓力,并且要獲得較大氣體的離化率。較大限制高速沉積薄膜的是濺射靶的冷卻。電離原子更容易與薄膜工藝中涉及的其他粒子相互作用,因此更有可能在基底上沉積。
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(qiáng)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(shí),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(qiáng)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)。河北脈沖磁控濺射用處
磁控濺射的原理:靶材背面加上強(qiáng)磁體,形成磁場。山東多層磁控濺射步驟
直流磁控濺射所用的電源是直流高壓電源,通常在300~1000V,特點(diǎn)是濺射速率快,造價(jià)低,后期維修保養(yǎng)廉價(jià)??墒侵荒転R射金屬靶材,假如靶材是絕緣體,隨著濺射的深化,靶材會聚集很多的電荷,導(dǎo)致濺射無法持續(xù)。因而關(guān)于金屬靶材通常用直流磁控濺射,因?yàn)樵靸r(jià)廉價(jià),結(jié)構(gòu)簡略,目前在工業(yè)上使用普遍。脈沖磁控濺射是采用脈沖電源或者直流電源與脈沖生成裝置配合,輸出脈沖電流驅(qū)動磁控濺射沉積。一般使用矩形波電壓,既容易獲得又有利于研究濺射放電等離子體的變化過程。工作模式與中頻濺射。山東多層磁控濺射步驟
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