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真空镀膜偏压电源简介

作者: 来源: 日期:2018/1/19 15:07:29 人气:1807

偏压(Bias)是指在镀膜过程中施加在基体上的负电压。偏压电源的正极接到真空室上,同时真空室接地,偏压的负极接到工件上。由于大地的电压一般认为是零电位,所以工件上的电压习惯说负偏压,简称偏压。

负偏压的作用
提供粒子能量;
对于基片的加热效应;
清除基片上吸附的气体和油污等,有利于提高膜层结合强度;
活化基体表面;
对电弧离子镀(Arc Ion Plating)中的大颗粒有净化作用;

偏压的分类
根据波形可分为:
直流偏压
直流脉冲偏压
直流叠加脉冲偏压
双极性脉冲偏压

直流偏压和脉冲偏压的比较

传统的电弧离子镀是在基片台上施加直流负偏压控制离子轰击能量, 这种沉积工艺存在以下缺点:
        基体温升高, 不利于在回火温度低的基体上沉积硬质膜。
        高能离子轰击造成严重的溅射, 不能简单通过提高离子轰击能量合成高反应阈能的硬质薄膜。
直流偏压电弧离子镀工艺中,为了抑制因离子对基体表面连续轰击而导致的基体温度过高,主要采取减少沉积功率、缩短沉积时间、采用间歇沉积方式等措施来降低沉积温度,这些措施可以概括地称为能量控制法'这种方法虽然可以降低沉积温度,但也使薄膜的某些性能下降,同时还降低了生产效率和薄膜质量的稳定性,因此,难以推广应用。
脉冲偏压电弧离子镀工艺中,由于离子是以非连续的脉冲方式轰击基体表面,所以通过调节脉冲偏压的占空比,可改变基体内部与表面之间的温度梯度,进而改变基体内部与表面之间热的均衡补偿效果,达到调控沉积温度的目的。这样就可以把施加偏压的脉冲高度与工件温度独立分开(互不影响或影响很小)调节,利用高压脉冲来获得高能离子的轰击效应以改善薄膜的组织和性能,通过降低占空比来减小离子轰击的总加热效应以降低沉积温度。

偏压对膜层的影响

偏压对膜层的影响机制是很复杂的,下面列出了一些主要影响,可以根据自己的使用工艺,观察总结,就可以很快摸清偏压对膜层的影响规律。
        膜层结构、结晶构造取向、组织结构
        沉积速率
        大颗粒净化
        膜层硬度
        膜层致密度
        表面形貌
        内应力
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