磁控濺射種類

磁控濺射包括很多種類。各有不同工作原理和應(yīng)用對(duì)象。但有一共同點(diǎn)：利用磁場(chǎng)與電場(chǎng)交互作用，使電子在靶表面附近成螺旋狀運(yùn)行，從而增大電子撞擊Ar產(chǎn)生離子的概率。所產(chǎn)生的離子在電場(chǎng)作用下撞向靶面從而濺射出靶材。靶源分平衡和非平衡式，平衡式靶源鍍膜均勻，非平衡式靶源鍍膜膜層和基體結(jié)合力強(qiáng)。平衡靶源多用于半導(dǎo)體光學(xué)膜，非平衡多用于磨損裝飾膜。磁控陰極按照磁場(chǎng)位形分布不同，大致可分為平衡態(tài)和非平衡磁控陰極。平衡態(tài)磁控陰極內(nèi)外磁鋼的磁通量大致相等，兩極磁力線閉合于靶面，很好地將電子/等離子體約束在靶面附近，增加碰撞幾率，提高了離化效率，因而在較低的工作氣壓和電壓下就能起輝并維持輝光放電，靶材利用率相對(duì)較高，但由于電子沿磁力線運(yùn)動(dòng)主要閉合于靶面，基片區(qū)域所受離子轟擊較小.非平衡磁控濺射技術(shù)概念，即讓磁控陰極外磁極磁通大于內(nèi)磁極，兩極磁力線在靶面不完全閉合，部分磁力線可沿靶的邊緣延伸到基片區(qū)域，從而部分電子可以沿著磁力線擴(kuò)展到基片，增加基片磁控濺射區(qū)域的等離子體密度和氣體電離率.不管平衡非平衡，若磁鐵靜止，其磁場(chǎng)特性決定一般靶材利用率小于30%。為增大靶材利用率，可采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。但旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)需要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，同時(shí)濺射速率要減小。而在高電壓和高氣壓下，盡管可以產(chǎn)生較多的離子，但飛向基片的電子攜帶的能量高，容易使基片發(fā)熱甚至發(fā)生二次濺射，影響制膜質(zhì)量。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多用于大型或貴重靶。如半導(dǎo)體膜濺射。對(duì)于小型設(shè)備和一般工業(yè)設(shè)備，多用磁場(chǎng)靜止靶源。

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磁控濺射鍍膜機(jī)技術(shù)原理

真空磁控濺射鍍膜技術(shù)是通過真空磁控濺射鍍膜機(jī)實(shí)現(xiàn)的，鍍膜機(jī)內(nèi)由不同級(jí)別的真空泵抽氣，在系統(tǒng)內(nèi)營(yíng)造出一個(gè)鍍膜所需的真空環(huán)境，真空度要達(dá)到鍍膜所需的本底真空，一般在（1~5）×10-8 Pa。在真空環(huán)境中向靶材（陰極）下充入工藝氣體氣（Ar），氣在外加電場(chǎng)（由直流或交流電源產(chǎn)生）作用下發(fā)生電離生成離子（Ar ），同時(shí)在電場(chǎng)E的作用下，離子加速飛向陰極靶并以高能量轟擊靶表面，使靶材產(chǎn)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子（或分子）沉積在PET基片上形成薄膜。同時(shí)被濺射出的二次電子在陰極暗區(qū)被加速，在飛向基片的過程中，落入設(shè)定的正交電磁場(chǎng)的電子阱中，直接被磁場(chǎng)的洛倫茲力束縛，使其在磁場(chǎng)B的洛倫茲力作用下，以旋輪線和螺旋線的復(fù)合形式在靶表面附近作回旋運(yùn)動(dòng)。電子e的運(yùn)動(dòng)被電磁場(chǎng)束縛在靠近靶表面的等離子區(qū)域內(nèi)，使其到達(dá)陽極前的行程大大增長(zhǎng)，大大增加碰撞電離幾率，使得該區(qū)域內(nèi)氣體原子的離化率增加，轟擊靶材的高能Ar 離子增多，從而實(shí)現(xiàn)了磁控濺射高速沉積的特點(diǎn)。在運(yùn)用該機(jī)理開發(fā)磁控膜的過程中，要注意以下幾個(gè)問題：①保證整體工藝中各個(gè)環(huán)節(jié)的可靠性。具體包括靶材質(zhì)量、工藝氣體純度、原膜潔凈程度、原膜質(zhì)量等基礎(chǔ)因素，這一系列因素會(huì)對(duì)鍍膜產(chǎn)品的終質(zhì)量產(chǎn)生影響。②選擇合適的靶材。要建立的膜系是通過對(duì)陰極的前后順序布置實(shí)現(xiàn)的。在硬塑鍍層中的運(yùn)用：例如切削刀具、模具和耐磨損抗腐蝕等零配件。③控制好各環(huán)節(jié)的工藝性能及參數(shù)。如適合的本底真空度、靶材適用的濺射功率、工藝氣體和反應(yīng)氣體用量與輸入均勻性、膜層厚度等?？傊?，只有控制好以上各因素，才能夠保證所開發(fā)的鍍膜PET具有穩(wěn)定的顏色、優(yōu)異的性能和耐久性。

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磁控濺射原理

濺射過程即為入射離子通過--系列碰撞進(jìn)行能量和動(dòng)量交換的過程。

電子在電場(chǎng)的作用下加速飛向基片的過程中與Ar原子發(fā)生碰撞，電離出大量的Ar離子和電子，電子飛向基片，在此過程中不斷和Ar原子碰撞，產(chǎn)生更多的Ar離子和電子。Ar離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。目前沒有見到對(duì)磁控濺射靶材利用率專門或系統(tǒng)研究的報(bào)道，而從理論上對(duì)磁控濺射靶材利用率近似計(jì)算的探討具有實(shí)際意義。

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