天津真空磁控溅射过程

磁控溅射镀膜常见领域应用：磁控溅射方法可用于制备多种材料,如金属、半导体、绝缘子等.它具有设备简单、易于控制、涂覆面积大、附着力强等优点.磁控溅射发展至今，除了上述一般溅射方法的优点外，还实现了高速、低温、低损伤。1、各种功能薄膜：如具有吸收、透射、反射、折射、偏振等功能。例如，在低温下沉积氮化硅减反射膜以提高太阳能电池的光电转换效率。2、微电子：可作为非热镀膜技术，主要用于化学气相沉积。3、装饰领域的应用：如各种全反射膜和半透明膜；比如手机壳、鼠标等。4、一些不适合化学气相沉积的材料可以通过磁控溅射沉积，这种方法可以获得均匀的大面积薄膜。5、机械工业：如表面功能膜、超硬膜、自润滑膜等。这些膜能有效提高表面硬度、复合韧性、耐磨性和高温化学稳定性，从而大幅度提高产品的使用寿命。6、光领域：闭场非平衡磁控溅射技术也已应用于光学薄膜、低辐射玻璃和透明导电玻璃，特别是，透明导电玻璃普遍应用于平板显示器件、太阳能电池、微波和射频屏蔽器件和器件、传感器等。磁控溅射具有设备简单、易于控制、涂覆面积大、附着力强等优点。天津真空磁控溅射过程

磁控溅射靶材的原理：在被溅射的靶极与阳极之间加一个正交磁场和电场，在高真空室中充入所需要的惰性气体，永久磁铁在靶材料表面形成250～350高斯的磁场，同高压电场组成正交电磁场。在电场的作用下，Ar气电离成正离子和电子，靶上加有一定的负高压，从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率增大，在阴极附近形成高密度的等离子体，Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面，以很高的速度轰击靶面，使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。磁控溅射一般分为二种：直流溅射和射频溅射，其中直流溅射设备原理简单，在溅射金属时，其速率也快。而射频溅射的使用范围更为普遍，除可溅射导电材料外，也可溅射非导电的材料，同时还可进行反应溅射制备氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射频的频率提高后就成为微波等离子体溅射，如今，常用的有电子回旋共振型微波等离子体溅射。云南双靶磁控溅射仪器在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和阳极，就构成直流三极溅射。

磁控溅射的材料性能：如果靶材是磁性材料，磁力线被靶材屏蔽，磁力线难以穿透靶材在靶材表面上方形成磁场，磁控的作用将大幅度降低。因此，溅射磁性材料时，一方面要求磁控靶的磁场要强一些，另一方面靶材也要制备的薄一些，以便磁力线能穿过靶材，在靶面上方产生磁控作用。磁控溅射设备一般根据所采用的电源的不同又可分为直流溅射和射频溅射两种。直流磁控溅射的特点是在阳极基片和阴极靶之间加一个直流电压，阳离子在电场的作用下轰击靶材，它的溅射速率一般都比较大。

真空镀膜机磁控溅射方式：直流溅射方法用于被溅射材料为导电材料的溅射和反应溅射镀膜中，其工艺设备简单，有较高的溅射速率。中频交流磁控溅射在单个阴极靶系统中，与脉冲磁控溅射有同样的释放电荷、防止打弧作用。中频交流溅射技术还应用于孪生靶溅射系统中，中频交流孪生靶溅射是将中频交流电源的两个输出端，分别接到闭合磁场非平衡溅射双靶的各自阴极上，因而在双靶上分别获得相位相反的交流电压，一对磁控溅射靶则交替成为阴极和阳极。孪生靶溅射技术大幅度提高磁控溅射运行的稳定性，可避免被毒化的靶面产生电荷积累，引起靶面电弧打火以及阳极消失的问题，溅射速率高，为化合物薄膜的工业化大规模生产奠定基础。直流溅射方法用于被溅射材料为导电材料的溅射和反应溅射镀膜中，其工艺设备简单，有较高的溅射速率。

反应磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜，并能实现单机年产上百万平方米镀膜的工业化生产。但是，直流反应溅射的反应气体会在靶表面非侵蚀区形成绝缘介质层，造成电荷积累放电，导致沉积速率降低和不稳定，进而影响薄膜的均匀性及重复性，甚至损坏靶和基片。为了解决这一问题，近年来发展了一系列稳定等离子体以控制沉积速率，提高薄膜均匀性和重复性的技术。(1)采用双靶中频电源解决反应磁控溅射过程中因阳极被绝缘介质膜覆盖而造成的等离子体不稳定现象，同时还解决了电荷积累放电的问题。(2)利用等离子发射谱监测等离子体中的金属粒子含量，调节反应气体流量使等离子体放电电压稳定，从而使沉积速率稳定。(3)使用圆柱形旋转靶减小绝缘介质膜的覆盖面积。(4)降低输入功率，并使用能够在放电时自动切断输出功率的智能电源抑制电弧。(5)反应过程与沉积过程分室进行，既能有效提高薄膜沉积速率，又能使反应气体与薄膜表面充分反应生成化合物薄膜。磁控溅射又称为高速低温溅射。云南双靶磁控溅射仪器

相应的真空镀膜设备包括真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。天津真空磁控溅射过程

磁控溅射的工艺研究：1、传动速度：玻璃基片在阴极下的移动是通过传动来进行的。低传动速度使玻璃在阴极范围内经过的时间更长，这样就可以沉积出更厚的膜层。不过，为了保证膜层的均匀性，传动速度必须保持恒定。镀膜区内一般的传动速度范围为每分钟0~600英寸之间。根据镀膜材料、功率、阴极的数量以及膜层的种类的不同，通常的运行范围是每分钟90~400英寸之间。2、距离与速度及附着力：为了得到较大的沉积速率并提高膜层的附着力，在保证不会破坏辉光放电自身的前提下，基片应当尽可能放置在离阴极较近的地方。溅射粒子和气体分子的平均自由程也会在其中发挥作用。当增加基片与阴极之间的距离，碰撞的几率也会增加，这样溅射粒子到达基片时所具有的能力就会减少。所以，为了得到较大的沉积速率和较好的附着力，基片必须尽可能地放置在靠近阴极的位置上。天津真空磁控溅射过程