非平衡磁控濺射系統(tǒng)有兩種結構,,一種是其芯部磁場強度比外環(huán)高,,磁力線沒有閉合,,被引向真空室壁,,基體表面的等離子體密度低,因此該方式很少被采用,。另一種是外環(huán)磁場強度高于芯部磁場強度,,磁力線沒有完全形成閉合回路,部分外環(huán)的磁力線延伸到基體表面,,使得部分二次電子能夠沿著磁力線逃逸出靶材表面區(qū)域,,同時再與中性粒子發(fā)生碰撞電離,等離子體不再被完全限制在靶材表面區(qū)域,,而是能夠到達基體表面,進一步增加鍍膜區(qū)域的離子濃度,,使襯底離子束流密度提高,,通常可達5mA/cm2以上,。這樣濺射源同時又是轟擊基體表面的離子源,,基體離子束流密度與靶材電流密度成正比,靶材電流密度提高,,沉積速率提高,,同時基體離子束流密度提高,對沉積膜層表面起到一定的轟擊作用,。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。福建非金屬磁控濺射流程
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(chǎn),。北京高溫磁控濺射鍍膜磁控濺射發(fā)展至今,,除了上述一般濺射方法的優(yōu)點外,還實現(xiàn)了高速,、低溫,、低損傷。
直流磁控濺射所用的電源是直流高壓電源,,通常在300~1000V,,特點是濺射速率快,造價低,,后期維修保養(yǎng)廉價,。可是只能濺射金屬靶材,,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,,導致濺射無法持續(xù),。因而關于金屬靶材通常用直流磁控濺射,因為造價廉價,,結構簡略,,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,。
磁控濺射靶材的制備方法:磁控濺射靶材的制備技術方法按生產(chǎn)工藝可分為熔融鑄造法和粉末冶金法兩大類,,在靶材的制備過程中,除嚴格控制材料的純度,、致密度,、晶粒度以及結晶取向之外,對熱處理工藝條件,、后續(xù)成型加工過程亦需要加以嚴格的控制,,以保證靶材的質量。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)品雜質含量低,致密度高,。2,、粉末冶金法:通常,熔融鑄造法無法實現(xiàn)難熔金屬濺射靶材的制備,,對于熔點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,;對于無機非金屬靶材,、復合靶材,熔融鑄造法更是無能為力,,而粉末冶金法是解決制備上述靶材技術難題的較佳途徑,。同時,粉末冶金工藝還具有容易獲得均勻細晶結構,、節(jié)約原材料、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點,。磁控濺射技術在光學薄膜(如增透膜),、低輻射玻璃和透明導電玻璃等方面也得到應用。
磁控濺射的優(yōu)點:(1)成膜致密,、均勻,。濺射的薄膜聚集密度普遍提高了。從顯微照片看,,濺射的薄膜表面微觀形貌比較精致細密,,而且非常均勻,。(2)濺射的薄膜均具有優(yōu)異的性能。如濺射的金屬膜通常能獲得良好的光學性能,、電學性能及某些特殊性能,。(3)易于組織大批量生產(chǎn)。磁控源可以根據(jù)要求進行擴大,,因此大面積鍍膜是容易實現(xiàn)的,。再加上濺射可連續(xù)工作,鍍膜過程容易自動控制,,因此工業(yè)上流水線作業(yè)完全成為可能,。(4)工藝環(huán)保。傳統(tǒng)的濕法電鍍會產(chǎn)生廢液,、廢渣,、廢氣,對環(huán)境造成嚴重的污染,。不產(chǎn)生環(huán)境污染,、生產(chǎn)效率高的磁控濺射鍍膜法則可較好解決這一難題。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,。深圳高質量磁控濺射用處
磁控濺射涂層有很好的牢固性,濺射薄膜與基板,,機械強度得到了改善,,更好的附著力。福建非金屬磁控濺射流程
磁控濺射的工藝研究:1,、功率:每一個陰極都具有自己的電源,。根據(jù)陰極的尺寸和系統(tǒng)設計,功率可以在0~150KW之間變化,。電源是一個恒流源,。在功率控制模式下,功率固定同時監(jiān)控電壓,,通過改變輸出電流來維持恒定的功率,。在電流控制模式下,固定并監(jiān)控輸出電流,,這時可以調節(jié)電壓,。施加的功率越高,沉積速率就越大,。2,、速度:另一個變量是速度。對于單端鍍膜機,,鍍膜區(qū)的傳動速度可以在每分鐘0~600英寸之間選擇,。對于雙端鍍膜機,,鍍膜區(qū)的傳動速度可以在每分鐘0~200英寸之間選擇。在給定的濺射速率下,,傳動速度越低則表示沉積的膜層越厚,。3、氣體:較后一個變量是氣體,,可以在三種氣體中選擇兩種作為主氣體和輔氣體來進行使用,。福建非金屬磁控濺射流程
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