湖北反應(yīng)磁控濺射過(guò)程

直流濺射的結(jié)構(gòu)原理：真空室中裝有輝光放電的陰極，靶材就裝在此極表面上，接受離子轟擊；安裝鍍膜基片或工件的樣品臺(tái)以及真空室接地，作為陽(yáng)極。操作時(shí)將真空室抽至高真空后，通入氬氣，并使其真空度維持在1.0Pa左右，再加上2-3kV的直流電壓于兩電極之上，即可產(chǎn)生輝光放電。此時(shí)，在靶材附近形成高密度的等離子體區(qū)，即負(fù)輝區(qū)該區(qū)中的離子在直流電壓的加速下轟擊靶材即發(fā)生濺射效應(yīng)。由靶材表面濺射出來(lái)的原子沉積在基片或工件上，形成鍍層。濺射可連續(xù)工作，鍍膜過(guò)程容易自動(dòng)控制，工業(yè)上流水線作業(yè)。湖北反應(yīng)磁控濺射過(guò)程

磁控濺射又稱為高速低溫濺射。在磁場(chǎng)約束及增強(qiáng)下的等離子體中的工作氣體離子，在靶陰極電場(chǎng)的加速下，轟擊陰極材料，使材料表面的原子或分子飛離靶面，穿越等離子體區(qū)以后在基片表面淀積、遷移較終形成薄膜。與二極濺射相比較，磁控濺射的沉積速率高，基片升溫低，膜層質(zhì)量好，可重復(fù)性好，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。它的發(fā)展引起了薄膜制備工藝的巨大變革。磁控濺射源在結(jié)構(gòu)上必須具備兩個(gè)基本條件:(1)建立與電場(chǎng)垂直的磁場(chǎng);(2)磁場(chǎng)方向與陰極表面平行，并組成環(huán)形磁場(chǎng)。深圳平衡磁控濺射步驟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。

真空磁控濺射技術(shù)的特點(diǎn)：磁控濺射是由二極濺射基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，在靶材表面建立與電場(chǎng)正交磁場(chǎng)，解決了二極濺射沉積速率低，等離子體離化率低等問(wèn)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(shù)相比具有如下特點(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；在適當(dāng)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(zhì)與氣體分子的化合物薄膜；通過(guò)精確地控制濺射鍍膜過(guò)程，容易獲得均勻的高精度的膜厚；通過(guò)離子濺射靶材料物質(zhì)由固態(tài)直接轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)；濺射鍍膜速度快，膜層致密，附著性好等特點(diǎn)，很適合于大批量，高效率工業(yè)生產(chǎn)。

磁控濺射的工藝研究：1、氣體環(huán)境：真空系統(tǒng)和工藝氣體系統(tǒng)共同控制著氣體環(huán)境。首先，真空泵將室體抽到一個(gè)高真空。然后，由工藝氣體系統(tǒng)充入工藝氣體，將氣體壓強(qiáng)降低到大約2X10-3torr。為了確保得到適當(dāng)質(zhì)量的同一膜層，工藝氣體必須使用純度為99.995%的高純氣體。在反應(yīng)濺射中，在反應(yīng)氣體中混合少量的惰性氣體可以提高濺射速率。2、氣體壓強(qiáng)：將氣體壓強(qiáng)降低到某一點(diǎn)可以提高離子的平均自由程、進(jìn)而使更多的離子具有足夠的能量去撞擊陰極以便將粒子轟擊出來(lái)，也就是提高濺射速率。超過(guò)該點(diǎn)之后，由于參與碰撞的分子過(guò)少則會(huì)導(dǎo)致離化量減少，使得濺射速率發(fā)生下降。如果氣壓過(guò)低，等離子體就會(huì)熄滅同時(shí)濺射停止。提高氣體壓強(qiáng)可提高離化率，但是也就降低了濺射原子的平均自由程，這也可以降低濺射速率。能夠得到較大沉積速率的氣體壓強(qiáng)范圍非常狹窄。如果進(jìn)行的是反應(yīng)濺射，由于它會(huì)不斷消耗，所以為了維持均勻的沉積速率，必須按照適當(dāng)?shù)乃俣妊a(bǔ)充新的反應(yīng)鍍渡。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。

磁控濺射靶材的制備方法：磁控濺射靶材的制備技術(shù)方法按生產(chǎn)工藝可分為熔融鑄造法和粉末冶金法兩大類(lèi)，在靶材的制備過(guò)程中，除嚴(yán)格控制材料的純度、致密度、晶粒度以及結(jié)晶取向之外，對(duì)熱處理工藝條件、后續(xù)成型加工過(guò)程亦需要加以嚴(yán)格的控制，以保證靶材的質(zhì)量。1、熔融鑄造法：與粉末冶金法相比，熔融鑄造法生產(chǎn)的靶材產(chǎn)品雜質(zhì)含量低，致密度高。2、粉末冶金法：通常，熔融鑄造法無(wú)法實(shí)現(xiàn)難熔金屬濺射靶材的制備，對(duì)于熔點(diǎn)和密度相差較大的兩種或兩種以上的金屬，采用普通的熔融鑄造法，一般也難以獲得成分均勻的合金靶材；對(duì)于無(wú)機(jī)非金屬靶材、復(fù)合靶材，熔融鑄造法更是無(wú)能為力，而粉末冶金法是解決制備上述靶材技術(shù)難題的較佳途徑。同時(shí)，粉末冶金工藝還具有容易獲得均勻細(xì)晶結(jié)構(gòu)、節(jié)約原材料、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。磁控濺射的工作原理是指電子在電場(chǎng)E的作用下，飛向基片過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其產(chǎn)生出Ar正離子。河南平衡磁控濺射設(shè)備

能夠控制鍍層的厚度，同時(shí)可通過(guò)改變參數(shù)條件控制組成薄膜的顆粒大小。湖北反應(yīng)磁控濺射過(guò)程

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(wàn)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(huì)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(wèn)題，近年來(lái)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(guò)程中因陽(yáng)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(wèn)題。(2)利用等離子發(fā)射譜監(jiān)測(cè)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(dòng)切斷輸出功率的智能電源抑制電弧。(5)反應(yīng)過(guò)程與沉積過(guò)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。湖北反應(yīng)磁控濺射過(guò)程