广州磁控溅射实验室

磁控溅射的基本原理是利用Ar一O2混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。磁控溅射是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。向脉冲更多地用于双靶闭合式非平衡磁控溅射系统，系统中的两个磁控靶连接在同一脉冲电源上。广州磁控溅射实验室

磁控溅射的种类：磁控溅射包括很多种类。各有不同工作原理和应用对象。但有一共同点：利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。靶源分平衡式和非平衡式，平衡式靶源镀膜均匀，非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。平衡靶源多用于半导体光学膜，非平衡多用于磨损装饰膜。磁控阴极按照磁场位形分布不同，大致可分为平衡态磁控阴极和非平衡态磁控阴极。平衡态磁控阴极内外磁钢的磁通量大致相等，两极磁力线闭合于靶面，很好地将电子/等离子体约束在靶面附近，增加了碰撞几率，提高了离化效率，因而在较低的工作气压和电压下就能起辉并维持辉光放电，靶材利用率相对较高。但由于电子沿磁力线运动主要闭合于靶面，基片区域所受离子轰击较小。非平衡磁控溅射技术，即让磁控阴极外磁极磁通大于内磁极，两极磁力线在靶面不完全闭合，部分磁力线可沿靶的边缘延伸到基片区域，从而部分电子可以沿着磁力线扩展到基片，增加基片区域的等离子体密度和气体电离率。湖北磁控溅射镀膜溅射工艺可重复性好，可以在大面积基片上获得厚度均匀的薄膜。

磁控溅射靶材的应用领域：众所周知，靶材材料的技术发展趋势与下游应用产业的薄膜技术发展趋势息息相关，随着应用产业在薄膜产品或元件上的技术改进，靶材技术也应随之变化。如Ic制造商．近段时间致力于低电阻率铜布线的开发，预计未来几年将大幅度取代原来的铝膜，这样铜靶及其所需阻挡层靶材的开发将刻不容缓。另外，近年来平面显示器大幅度取代原以阴极射线管为主的电脑显示器及电视机市场。亦将大幅增加ITO靶材的技术与市场需求。此外在存储技术方面。高密度、大容量硬盘，高密度的可擦写光盘的需求持续增加．这些均导致应用产业对靶材的需求发生变化。下面我们将分别介绍靶材的主要应用领域，以及这些领域靶材发展的趋势。

磁控溅射的优点：（1）基板有低温性。相对于二级溅射和热蒸发来说，磁控溅射加热少。（2）有很高的沉积率。可溅射钨、铝薄膜和反应溅射TiO2、ZrO2薄膜。（3）环保工艺。磁控溅射镀膜法生产效率高，没有环境污染。（4）涂层很好的牢固性，溅射薄膜与基板，机械强度得到了改善，更好的附着力。（5）操作容易控制。镀膜过程，只要保持压强、电功率溅射条件稳定，就能获得比较稳定的沉积速率。（6）成膜均匀。溅射的薄膜密度普遍提高。（7）溅射的金属膜通常能获得良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能。（8）溅射可连续工作，镀膜过程容易自动控制，工业上流水线作业。磁控溅射所利用的环状磁场迫使二次电子跳栏式地沿着环状磁场转圈。

真空磁控溅射为什么必须在真空环境？溅射过程是通过电能，使气体的离子轰击靶材，就像砖头砸土墙，土墙的部分原子溅射出来，落在所要镀膜的基体上的过程。如果气体太多，气体离子在运行到靶材的过程中，很容易跟路程中的其他气体离子或分子碰撞，这样就不能加速，也溅射不出靶材原子来。所以需要真空状态。而如果气体太少，气体分子不能成为离子，没有很多可以轰击靶材，所以也不行。只能选择中间值，有足够的气体离子可以轰击靶材，而在轰击过程中，不至于因为气体太多而相互碰撞致使失去太多的能量的气体量。所以必须在较为恒定的真空状态下。此状态根据气体分子直径和分子自由程计算。一般在0.2-0.5Pa之间。反应磁控溅射沉积过程中基板升温较小，而且制膜过程中通常也不要求对基板进行高温加热。辽宁双靶磁控溅射

磁控溅射的优点：基板低温性。广州磁控溅射实验室

磁控溅射镀膜注意事项：1、辐射：有些镀膜要用到射频电源，如功率大，需做好屏蔽处理。另外，欧洲标准在单室镀膜机门框四周嵌装金属线屏蔽辐射；2、金属污染：镀膜材料有些对人体有害的，特别要注意真空室清理过程中出现的粉尘污染；3、噪音污染：如特别是一些大的镀膜设备，机械真空泵噪音很大，可以把泵隔离在墙外；4、光污染：离子镀膜过程中，气体电离发出强光，不宜透过观察窗久看。适用范围：1、建材及民用工业中。2、在铝合金制品装饰中的应用。3、高级产品零/部件表面的装饰镀中的应用。4、在不锈钢刀片涂层技术中的应用。5、在玻璃深加工产业中的应用。广州磁控溅射实验室

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