溅射镀膜

溅射镀膜及其应用简介溅射镀膜定义：利用高能离子冲击材料靶，从其表面溅射出粒子并沉积在工件表面上形成薄膜的方法。溅射镀膜的基本方式及原理溅射镀膜最基本的方法是两电极溅射法。镀膜是在真空溅射槽内进行的，真空度要达10ⅹ10-3毛以上，充入一定量惰性气体，以材料靶作为阴极，工件作为阳极，(见图1)在两电极间加上高压使惰性气体电离，Ar+离子被阴极的负高压(一500v)加速，以高速轰击材料靶，从靶面飞溅出来的粒子以足够的速度飞向阳极工件并沉积在其表面上，形成镀层图1直流两电极溅镀装置三电极(四电极)溅射方法三电极溅射装置就是在以前两电极的装置上附加了第三电极的装置，第三电极作为生成等离子用的电子供应源放出热电子。而又有时为了放射热电子，使放电稳定化设置了稳定化电极，又称作四电极溅射装置。金属的高速溅镀，制得了几十微米厚的镀层。但是这种装置不能抑制靶材的高速电子对基板(工件)的轰击，使得工件温度仍上升显著，还有灯丝的寿命也是装置连续工作的障碍磁控管溅射方法磁控管溅射法是加一个与材料靶表面平行的磁场，如图2：由于从靶面飞溅出的高速电子被偏转而不冲击工件，这就克服了由电子冲击工件所引起的温升，同时也促进了惰性气体的离子化。因而可以在10-3的低气压下，工件处于100℃的条件下进行溅射镀膜。图2平面型磁控管溅射对向靶溅射法由于对于氧化铁、铍莫合金等磁性记录材料的低温、高速成膜要求，研制出了对向靶溅射方式。如图3所示，把两块靶材相对布置，工件位于靶的一侧，由线圈产生的外加磁场垂直地加在磁性材料靶的表面，在这里磁场H和电场平行。这样就可以把Y电子封闭在两个靶之间的空间里，并可促进气氛气体的离子化。因为工件设在靶材的侧面，就可完全不受高速电子的轰击，保证了它的低温。该法的研制成功使超高密度磁记录有了可能。工件设在靶材的侧面，就可完全不受高速电子的轰击，保证了它的低温。该法的研制成功使超高密度磁记录有了可能。目前，利用这种小型装置可以溅射Fe、Ni、NIFe2O3等磁性材料层，并且溅射速度比两电极方式快10~50倍，如果把装置进一步大型化，还会进一步提高成膜速度。另外，对于NIFe2O3等镀层的组成和材料靶的成份完全一样。图3对向靶溅射装置离子束溅射法在这以前叙述的溅射方式中，无论哪种都是把工件置于等离子区中，因此在成膜的过程中，膜面总是会受到气氛气体或载荷粒子的轰击，向工件射入的溅射粒子多次反复的和等禽区中的气体原子或载荷粒子冲撞，由于扩散而到达工件，它的能量根据工件的电位和等离子区电位而变化，因此，由于等离子的状态，膜的性能会受到一定程度的影响。另外，不能独立控制气氛气压，材料靶附加电压，放电电流等，也就不可能严格控制成膜条件了。而采用把离化室和溅射室分开的离子束溅射法(见图4)，就可以避免种影响，能更严格地控制成膜条件和保证渡层的质量。这种结构由于离子束放射到位于10-5高真空溅射室中的靶材上，溅射出拉子而沉积在工件表面上图4离子束溅射装置优点:(1)高速电子完全不轰击工件，可以确保工件处于低温。(2)可以严格控制成膜条件。(3)靶材即使是零电位亦可溅射靶材溅射靶材平面靶材利用率比较低，只有30%左右，沿着环形跑道刻蚀。靶材冷却与靶背板◆靶功率密度与靶材冷却靶功率越大，溅射速率越大；靶允许的功率与靶材的性质及冷却有关；靶材采用直接水冷，允许的靶功率高。◆靶背板材质要求：导热性好—常用无氧铜，无氧铜的导热性比紫铜好；强度足够—太薄，容易变形，不易真空密封。结构：空心或者实心结构—磁钢不泡或泡在冷水中；厚度适—当太厚，消耗部分磁强；太薄，容易变形。离子溅射镀膜仪磁控溅射镀膜仪粒子束溅射镀膜仪1价格低（国内拥有自主知识产权的话）。2真空溅射加工的金属薄膜厚度只有0.5～2μm，绝对不影响装配。3真空溅射是彻底的环保制程，绝对环保无污染。4欲溅射材料无限制,任何常温固态导电金属及有机材料、绝缘材料皆可使用（例：铜、铬、银、金、不锈钢、铝、氧化矽SiO2等）。5被溅射基材几无限制（ABS、PC、PP、PS、玻璃、陶瓷、epoxyresin等）。6膜质致密均匀、膜厚容易控制。7附著力强（ASTM3599方法测试4B）。8可同时搭配多种不同溅射材料之多层膜。并且，可随客户指定变换镀层次序。溅射镀膜的特点溅射镀膜一般有以下几步：1放置膜料及装入产品2抽真空：包括粗抽和精抽，一般真空度达到6.10-3以上；3辉光清洗：通入惰性气体（一般为Ar),真空度1Pa左右，打开辉光清洗电源，清洗偏压及时间由素材表面状况及附着力要求决定。4镀膜5破真空，取产品：镀膜完成后，（待工艺要求，有时候会充入氩气冷却）对真空室充入大气，待达到大气压，打开真空室门取出产品。溅射镀膜的应用这些镀膜方法中以磁控溅射应用最为广泛磁控溅射在PVD行业是应用及研究最广泛的，在装饰、工模具镀膜、太阳能、幕墙玻璃、半导体、显示屏等许多行业都有广泛的应用。在此对以上某几个方面的应用做简单介绍。