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真空镀膜机溅镀的原理是什么

作者: 来源: 日期:2017/11/28 9:08:18 人气:2288
真空镀膜机溅镀的原理是什么
溅镀,一般指的是磁控溅镀,归于高速低温溅镀法.
该技能请求真空度在1×10-3Torr摆布,即1.3×10-3Pa的真空状况充入慵懒气体氩气(Ar),并在塑胶基材(阳极)和金属靶材(阴极)之间加上高压直流电,因为辉光放电(glow discharge)发生的电子激起慵懒气体,发生等离子体,等离子体将金属靶材的原子轰出,堆积在塑胶基材上.
以几十电子伏特或更高动能的荷电粒子炮击资料外表,使其溅射出进入气相,可用来刻蚀和镀膜。入射一个离子所溅射出的原子个数称为溅射产额(Yield)产额越高溅射速度越快,以Cu,Au,Ag等最高,Ti,Mo,Ta,W等最低。一般在0.1-10原子/离子。离子能够直流辉光放电(glow discharge)发生,在10-1—10 Pa真空度,在两极间加高压发生放电,正离子会炮击负电之靶材而溅射也靶材,而镀至被镀物上。
正常辉光放电(glow discharge)的电流密度与阴极物质与形状、气体品种压力等有关。溅镀时应尽也许保持其安稳。任何资料皆可溅射镀膜,即便高熔点资料也简单溅镀,但对非导体靶材须以射频(RF)或脉冲(pulse)溅射;且因导电性较差,溅镀功率及速度较低。金属溅镀功率可达10W/cm2,非金属<5W/cm2
二极溅镀射:靶材为阴极,被镀工件及工件架为阳极,气体(氩气Ar)压力约几Pa或更高方可得较高镀率。
磁控溅射:在阴极靶外表构成一正交电磁场,在此区电子密度高,进而进步离子密度,使得溅镀率进步(一个数量级),溅射速度可达0.1—1 um/min膜层附着力较蒸镀佳,是现在最有用的镀膜技能之一。
其它有偏压溅射、反应溅射、离子束溅射等镀膜技能
溅镀机设备与技能(磁控溅镀)
溅镀机由真空室,排气系统,溅射源和操控系统构成。溅射源又分为电源和溅射枪(sputter gun) 磁控溅射枪分为平面型和圆柱型,其间平面型分为矩型和圆型,靶资料利用率30- 40%,圆柱型靶资料利用率>50% 溅射电源分为:直流(DC)、射频(RF)、脉冲(pulse), 直流:800-1000V(Max)导体用,须可灾弧。
射频:13.56MHZ,非导体用。脉冲:泛用,最新发展出 溅镀时须操控参数有溅射电流,电压或功率,以及溅镀压力(5×10-1—1.0Pa),若各参数皆安稳,膜厚能够镀膜时刻估量出来。
靶材的挑选与处理十分重要,纯度要佳,质地均匀,没有气泡、缺点,外表应平坦光亮。关于直接冷却靶,须留意其在溅射后靶材变薄,有也许决裂特别是非金属靶。一般靶材最薄处不行小于原靶厚之一半或5mm。
磁控溅镀操作方法和一般蒸镀相似,先将真空抽至1×10-2Pa,再通入氩气(Ar)离子炮击靶材,在5×10-1—1.0Pa的压力下进行溅镀其间须留意电流、电压及压力。开始时溅镀若有打火,可缓慢调升电压,待安稳放电后再关shutter. 在这个进程中,离子化的慵懒气体(Ar)清洗和露出该塑胶基材外表上数个毛纤细空,并通过该电子与自塑胶基材外表被清洗而发生一自在基,并保持真空状况下施以溅镀构成外表缔结构,使外表缔结构与自在基发生填补和高附着性的化学性和物理性的联系状况,以在外表外安定地构成薄膜. 其间,薄膜是先通过把外表缔造物大致地填满该塑胶毛纤细孔后并作连接而构成。
溅镀与常用的蒸腾镀相比,溅镀具有电镀层与基材的联系力强-附着力比蒸腾镀高过10倍以上,电镀层细密,均匀等优点.真空蒸镀需要使金属或金属氧化物蒸腾汽化,而加热的温度不能太高,不然,金属气体堆积在塑胶基材放热而烧坏塑胶基材.溅射粒子几不受重力影响,靶材与基板方位可自在组织,薄膜构成前期成核密度高,可出产10nm以下的极薄接连膜,靶材的寿命长,可长时刻自动化接连出产。
靶材可制作成各种形状,合作机台的特别设计做非常好的操控及最有功率的出产 溅镀利用高压电场做发生等离子镀膜物质,运用几乎一切高熔点金属,合金和金属氧化物,如:铬,钼,钨,钛,银,金等.并且,它是一个强行堆积的进程,选用这种技能取得的电镀层与塑胶基材附着力远远高于真空蒸镀法.但,加工成本相对较高.真空溅镀是通过离子磕碰而取得薄膜的一种技能,首要分为两类,阴极溅镀(Cathode sputtering)和射频溅镀(RF sputtering)。阴极溅镀一般用于溅镀导体,射频溅镀一般用于溅镀非导体实施阴极溅镀所需环境:a,高真空以削减氧化物的发生b,慵懒技能气体,一般为氩器气c,电场d,磁场e,冷却水用以带走溅镀时发生的高热。

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