磁控濺射的基本原理是利用Ar一O2混合氣體中的等離子體在電場和交變磁場的作用下，被加速的高能粒子轟擊靶材表面，能量交換后，靶材表面的原子脫離原晶格而逸出，轉移到基體表面而成膜。磁控濺射的特點是成膜速率高，基片溫度低，膜的粘附性好，可實現大面積鍍膜。該技術可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。磁控濺射是70年代迅速發(fā)展起來的一種“高速低溫濺射技術”。磁控濺射是在陰極靶的表面上方形成一個正交電磁場。當濺射產生的二次電子在陰極位降區(qū)內被加速為高能電子后，并不直接飛向陽極，而是在正交電磁場作用下作來回振蕩的近似擺線的運動。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉移能量，使之電離而本身變成低能電子，廣州專業(yè)磁控濺射流程，廣州專業(yè)磁控濺射流程，廣州專業(yè)磁控濺射流程。這些低能電子較終沿磁力線漂移到陰極附近而被吸收，避免高能電子對極板的強烈轟擊，消除了二極濺射中極板被轟擊加熱和被電子輻照引起的損傷，體現出磁控濺射中極板“低溫”的特點。由于外加磁場的存在，電子的復雜運動增加了電離率，實現了高速濺射。磁控濺射的技術特點是要在陰極靶面附件產生與電場方向垂直的磁場，一般采用永久磁鐵實現。PVD鍍膜技術主要分為三類：真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。廣州專業(yè)磁控濺射流程
真空磁控濺射為什么必須在真空環(huán)境？濺射過程是通過電能，使氣體的離子轟擊靶材，就像磚頭砸土墻，土墻的部分原子濺射出來，落在所要鍍膜的基體上的過程。如果氣體太多，氣體離子在運行到靶材的過程中，很容易跟路程中的其他氣體離子或分子碰撞，這樣就不能加速，也濺射不出靶材原子來。所以需要真空狀態(tài)。而如果氣體太少，氣體分子不能成為離子，沒有很多可以轟擊靶材，所以也不行。只能選擇中間值，有足夠的氣體離子可以轟擊靶材，而在轟擊過程中，不至于因為氣體太多而相互碰撞致使失去太多的能量的氣體量。所以必須在較為恒定的真空狀態(tài)下。此狀態(tài)根據氣體分子直徑和分子自由程計算。一般在0.2-0.5Pa之間。廣州直流磁控濺射平臺射頻濺射采用射頻光放電，磁控濺射采用環(huán)磁場控制的光放電。
磁控濺射的工藝研究：1、氣體環(huán)境：真空系統(tǒng)和工藝氣體系統(tǒng)共同控制著氣體環(huán)境。首先，真空泵將室體抽到一個高真空。然后，由工藝氣體系統(tǒng)充入工藝氣體，將氣體壓強降低到大約2X10-3torr。為了確保得到適當質量的同一膜層，工藝氣體必須使用純度為99.995%的高純氣體。在反應濺射中，在反應氣體中混合少量的惰性氣體可以提高濺射速率。2、氣體壓強：將氣體壓強降低到某一點可以提高離子的平均自由程、進而使更多的離子具有足夠的能量去撞擊陰極以便將粒子轟擊出來，也就是提高濺射速率。超過該點之后，由于參與碰撞的分子過少則會導致離化量減少，使得濺射速率發(fā)生下降。如果氣壓過低，等離子體就會熄滅同時濺射停止。提高氣體壓強可提高離化率，但是也就降低了濺射原子的平均自由程，這也可以降低濺射速率。能夠得到較大沉積速率的氣體壓強范圍非常狹窄。如果進行的是反應濺射，由于它會不斷消耗，所以為了維持均勻的沉積速率，必須按照適當的速度補充新的反應鍍渡。
磁控濺射的濺射技術：直流濺射法：直流濺射法要求靶材能夠將從離子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極，從而該方法只能濺射導體材料。因為轟擊絕緣靶材時，表面的離子電荷無法中和，這將導致靶面電位升高，外加電壓幾乎都加在靶上，兩極間的離子加速與電離的機會將變小，甚至不能電離，導致不能連續(xù)放電甚至放電停止，濺射停止。故對于絕緣靶材或導電性很差的非金屬靶材，須用射頻濺射法。濺射過程中涉及到復雜的散射過程和多種能量傳遞過程：入射粒子與靶材原子發(fā)生彈性碰撞，入射粒子的一部分動能會傳給靶材原子；某些靶材原子的動能超過由其周圍存在的其它原子所形成的勢壘，從而從晶格點陣中被碰撞出來，產生離位原子；這些離位原子進一步和附近的原子依次反復碰撞，產生碰撞級聯(lián)；當這種碰撞級聯(lián)到達靶材表面時，如果靠近靶材表面的原子的動能大于表面結合能，這些原子就會從靶材表面脫離從而進入真空。磁控濺射的優(yōu)點：膜的牢固性好。
物相沉積的基本特點：物相沉積技術工藝過程簡單，對環(huán)境改善，無污染，耗材少，成膜均勻致密，與基體的結合力強。該技術普遍應用于航空航天、電子、光學、機械、建筑、輕工、冶金、材料等領域，可制備具有耐磨、耐腐蝕、裝飾、導電、絕緣、光導、壓電、磁性、潤滑、超導等特性的膜層。隨著高科技及新興工業(yè)發(fā)展，物相沉積技術出現了不少新的先進的亮點，如多弧離子鍍與磁控濺射兼容技術，大型矩形長弧靶和濺射靶，非平衡磁控濺射靶，孿生靶技術，帶狀泡沫多弧沉積卷繞鍍層技術，條狀纖維織物卷繞鍍層技術等，使用的鍍層成套設備，向計算機全自動，大型化工業(yè)規(guī)模方向發(fā)展。真空室中裝有輝光放電的陰極，靶材就裝在此極表面上，接受離子轟擊。廣州射頻磁控濺射分類
磁控直流濺射法要求靶材能夠將從離子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極。廣州專業(yè)磁控濺射流程
磁控濺射靶材鍍膜過程中，影響靶材鍍膜沉積速率的因素：濺射電壓：濺射電壓對成膜速率的影響有這樣一個規(guī)律：電壓越高，濺射速率越快，而且這種影響在濺射沉積所需的能量范圍內是緩和的、漸進的。在影響濺射系數的因素中，在濺射靶材和濺射氣體之后，放電電壓確實很重要。一般來說，在正常的磁控濺射過程中，放電電壓越高，濺射系數越大，這意味著入射離子具有更高的能量。因此，固體靶材的原子更容易被濺射出并沉積在基板上形成薄膜。廣州專業(yè)磁控濺射流程
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