真空磁控溅射技术

真空磁控溅射技术E既目录1真空磁控溅射技术定义：2真空磁控溅射技术的分类：1. 2.1平面磁控溅射：2. 2.2圆柱磁控溅射沉积技术：3直流反应溅射出现的问题：4中频孪生靶溅射技术有以下特点：既1真空磁控溅射技术定义：所谓针真空磁控溅射技术就是一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱，使在 EXB的作用下电子紧贴阴极表面飘移。设置一个与靶面电场正交的磁场，溅射 时产生的快电子在正交的电磁场中作近似摆线运动，增加了电子行程，提高了气 体的离化率，同时高能量粒子与气体碰撞后失去能量，基体温度较低，在不耐温 材料上可以完成镀膜。这种技术是目前玻璃膜技术中的最尖端技术，是由航天工 业、兵器工业、和核工业三个方面相结合的顶尖技术的民用化，目前民用主要是 通过这种技术达到节能、环保等作用。2真空磁控溅射技术的分类：平面磁控溅射：平衡平面溅射是最常用的平面靶磁控溅射，磁力线有闭合回路且与阴极平行，即 在阴极表面构成一个正交的电磁场环形区域。等离子体被束缚在靶表面距离靶面 大约60cm的区域，通常在基片上加负偏压来改善膜与基体的结合能力；非平衡 平面磁控溅射为了将等离子区域扩展，利用磁体摆放方式的调整，可以方便的获 得不同的非平衡磁控源。圆柱磁控溅射沉积技术：利用圆柱形磁控阴极实现溅射的技术磁控源是关键部分，阴极在中心位置的叫磁 控源；阳极在中心位置的叫反磁控源。特殊溅射沉积技术：以上面几种做基础，为达到某些特殊目的而产生的溅射技术。1、反应溅射：可分为两类，第一种情况是靶为纯金属、合金或混合物，通入的 气体是反应气体，或Ar加上一部分反应气体；第二种情况是靶为化合物，在纯 氩气气氛中溅射产生分解，使膜内缺少一种或多种靶成分，在溅射时需要补充反 应气体以补偿损失的成分。常用的反应气体有氧、氮、氧+氮（空气）、乙炔、 甲烷等。1）反应过程，反应发生在表面一靶或基体上，活性气体也可以形成活性基团， 溅射原子与活性基团碰撞也会形成化合物沉积在基体上。当通入的反应气体压强很低，或靶的溅射产额很高时化合物的合成发生在基体 上，而且化合物的成分取决于溅射粒子和反应气体到达基体的相对速度，这种条 件下，靶面的化学反应消失或者是化合物分解的速度远大于合成的速度；当气体 压强继续升高，或溅射产额降低时化合反应达到某个域值，此后在靶上的化学合 成速度大于逸出速度，认为化合物在靶面进行。2）反应溅射参数与生成物性能的关系：在纯Ar状态下溅射沉积的时纯铝膜，当 氮气被引入真空室后，靶面发生变化，随氮气的量不断上升，填充因子下降，膜 内AlN含量上升，膜的介质性提高，方块电阻增加，当氮气达到某一值时，沉积 膜就是纯的AlN。同时电流不变的条件下，电压下降，沉积速率降低。根据膜的导电性的高低可定性的将反应溅射过程分为两种模式一金属模式和化 合物模式，介乎两者之间是过渡区。一般认为膜的方块电阻在1000之下是金属 模式，大于几M为化合物模式。由于反应气体量的增加，靶面上会形成一层化合物，薄膜成分变化的同时沉积速 率下降当气体量按原来增加量减少时，放电曲线及沉积速率都出现滞后现象。3直流反应溅射出现的问题:1）靶的污染：靶表面形成了非导电的化合物或者导电很差的化合物之后，除了 放电电压及沉积速率变化之外，还会因为靶面状况的动态变化引起膜成分及结构 的变化；2）阳极消失：当阳极上化合物沉积到一定厚度时就中断了电荷传导的通路，造 成电荷不断积累，最终阳极失去作用，辉光放电不稳定，沉积的膜层性能不一致。 因此经常清理阳极是必要的；3）极间打火：随阴阳极覆盖化合物，导电性能变差或丧失使电子积累。若要维 持辉光放电，必须提高外加电压，结果造成阴极表面化合物的击穿，形成弧光放 电。严重的影响溅射过程的稳定性，并造成膜的缺陷。最有效的解决方法是改变 放电模式，采用交流及脉冲溅射。2、中频溅射及脉冲溅射:在靶上加一个交变电压，当工作在负电压阶段时，靶被 溅射；工作在正电压阶段时，中和靶面积累的正电荷，这就是交流溅射技术。电 压波形是非对称的矩形波的溅射方法称为脉冲溅射；电压波形是对称的方波或正 弦波称交流溅射。在一个给定电场强度下，频率越高，溅射产额越低。实验发现 在频率为60kHz、80kHz、500kHz和13.5MHz时的溅射产额分别为直流溅射时的 100%、85%、70%和55%，通常取10-80kHz。因此也称交流溅射为中频溅射。中频溅射常用于孪生靶，也叫对靶是近乎完全相同的两个靶相对而立，各自与电 源的两个极相连，并与真空室处于悬浮状态。在溅射过程中，两个靶周期性的交 替作为阴极和阳极处于低电位的靶吸引正离子产生溅射，处于高电位的另一个靶 吸引电子中和靶面积累的正离子，抑制了溅射时的打火现象，同时消除了 “阳极 消失”现象。4中频孪生靶溅射技术有以下特点:1）有高的沉积速率。中频溅射时靶功率密度是直流时的三倍情况下可以得到十 倍的沉积速率；2）膜内缺陷低。由于消除了打火现象膜内缺陷比直流溅射时低几个数量级；3）膜内应力低，与基体结合力强。由于中频溅射时到达基体的原子能量高于直 流溅射，因此沉积时基体温升高，形成的膜较致密；4）连接简单。中频溅射时电源与靶的连接比射频（13.56MHz）溅射容易，后者需 要复杂的阻抗匹配。脉冲磁控溅射是采用脉冲电源或者直流电源与脉冲生成装置配合，输出脉冲电流 驱动磁控溅射沉积。一般使用矩形波电压，既容易获得又有利于研究溅射放电等 离子体的变化过程。工作模式与中频溅射。民用玻璃膜技术中的真空磁控溅射技术，主要是用于玻璃膜中的金属层,能够达 到高清晰，并且是从原子级别进行重新排列和组合，而真正的金属膜是没有彩色 的，有的就算金属原色，像银色灰色等等，目前金属膜能够使得节能方面节约30%左右，所以，不管是建筑膜还是汽车膜方 面，请大家可以好好了解一下，了解一下真空磁控溅射技术！大师玻璃膜等是这 种技术，而国内的厂商目前只有西南物理研究科学院掌握了这一技术。