主要主要利用輝光放電(glow discharge)將氬氣(Ar)離子撞擊靶材(
一般來說,利用濺鍍制程進(jìn)行薄膜披覆有幾項(xiàng)特點(diǎn):
(10)靶材可制作成各種形狀,
磁控濺射原理電子在電場(chǎng)的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出大量的氬離子和電子,電子飛向基片。氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材,濺射出大量的靶材原子,呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場(chǎng)洛侖磁力的影響,被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi),該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高,二次電子在磁場(chǎng)的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動(dòng),該電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長,在運(yùn)動(dòng)過程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材,經(jīng)過多次碰撞后電子的能量逐漸降低,擺脫磁力線的束縛,遠(yuǎn)離靶材,最終沉積在基片上。 磁控濺射就是以磁場(chǎng)束縛和延長電子的運(yùn)動(dòng)路徑,改變電子的運(yùn)動(dòng)方向,提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。電子的歸宿不僅僅是基片,真空室內(nèi)壁及靶源陽極也是電子歸宿。但一般基片與真空室及陽極在同一電勢(shì)。磁場(chǎng)與電場(chǎng)的交互作用( E X B drift)使單個(gè)電子軌跡呈三維螺旋狀,而不是僅僅在靶面圓周運(yùn)動(dòng)。至于靶面圓周型的濺射輪廓,那是靶源磁場(chǎng)磁力線呈圓周形狀形狀。磁力線分布方向不同會(huì)對(duì)成膜有很大關(guān)系。 在E X B shift機(jī)理下工作的不光磁控濺射,多弧鍍靶源,離子源,等離子源等都在次原理下工作。所不同的是電場(chǎng)方向,電壓電流大小而已、
離子鍍的種類是多種多樣的。由于不同類型的離子鍍方法采用不同的真空鍍:鍍料氣化采用不同的加熱蒸發(fā)方式:蒸發(fā)粒子及反應(yīng)氣體采用不同的電離及激發(fā)方式等。具體可分為氣體放電等離子體離子鍍、射頻放電離子鍍、空心陰極放電離子鍍、多孤離子鍍(陰極電弧離子鍍)。
1、氣體放電等離子體離子鍍
其設(shè)備與真空蒸鍍?cè)O(shè)備基本類似,蒸發(fā)源與基材的距離為20~40cm。工件架對(duì)地是絕緣的,可對(duì)工件架加負(fù)偏壓。向真空室充以氬氣,當(dāng)氣壓達(dá)一定值,電壓梯度適當(dāng)時(shí),在蒸發(fā)源與基材之間就會(huì)產(chǎn)生輝光放電,蒸發(fā)便在氣體放電中進(jìn)行,氬氣離子和鍍料離子加速飛向基材,即在離子轟擊的同時(shí)凝結(jié)形成質(zhì)量較高的膜。
2、空心陰極放電離子鍍
利用空心熱陰極放電產(chǎn)生等離子體??招你g管作為陰極,輔助陽極距陰極較近,二 者作為引燃孤光放電的兩極。陽極是鍍料。弧光放電時(shí),電子轟擊陽極鍍料,使其熔化
而實(shí)現(xiàn)蒸鍍。蒸鍍時(shí)基片加上負(fù)偏壓即可從等離子體中吸引氬離子向基片轟擊,實(shí)現(xiàn)離子鍍。
3、磁控濺射
電子在電場(chǎng)有作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出大量的氬離子和電子,電子飛向基片。氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材,濺射出大量的靶材原子,呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場(chǎng)洛侖磁力的影響,被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi),該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高,二次電子在磁場(chǎng)的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動(dòng),該電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長,在運(yùn)動(dòng)過程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材,經(jīng)過多次碰撞后電子的能量逐漸降低,擺脫磁力線的束縛和延長電子的運(yùn)動(dòng)路徑,改變電子的運(yùn)動(dòng)方向,提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。
4、電弧鍍膜
電弧離子鍍的原理是基于冷陰極自持真空弧光放電理論。在電弧源離子鍍中,以鍍膜材料作為靶極(陰極),借助引孤裝置,使靶表面產(chǎn)生弧光放電。采用低電壓、大電流、電弧放電技術(shù),利用氣體放電或被蒸發(fā)物質(zhì)部分電離,并在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊下,將被蒸發(fā)物質(zhì)或其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在基片上。它是一種自蒸發(fā)自離化式固體蒸發(fā)源。這種蒸發(fā)源可蒸鍍金屬材料、合金材料,也可進(jìn)行反應(yīng)離子鍍,如TiN、TiC、(TiAl)N、ZrN、等超硬膜,Al、Ag、Cu高低溫耐蝕膜、不銹鋼、黃銅、鎳鉻、(TiAl)N、Ti、Cr等裝飾保護(hù)膜等。
在電弧鍍膜、空心陰極鍍膜、、磁控濺射、離子束鍍膜等這許多方法中,其中電弧鍍膜被子認(rèn)為最具有市場(chǎng)價(jià)值。他運(yùn)用了等離子體真空鍍膜原理,將電弧鍍技術(shù)與磁控離子鍍技術(shù)融合一體,實(shí)現(xiàn)多功能鍍膜的目的。
磁控濺射原理電子在電場(chǎng)的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出大量的氬離子和電子,電子飛向基片。氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材,濺射出大量的靶材原子,呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場(chǎng)洛侖磁力的影響,被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi),該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高,二次電子在磁場(chǎng)的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動(dòng),該電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長,在運(yùn)動(dòng)過程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材,經(jīng)過多次碰撞后電子的能量逐漸降低,擺脫磁力線的束縛,遠(yuǎn)離靶材,最終沉積在基片上。 磁控濺射就是以磁場(chǎng)束縛和延長電子的運(yùn)動(dòng)路徑,改變電子的運(yùn)動(dòng)方向,提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。電子的歸宿不僅僅是基片,真空室內(nèi)壁及靶源陽極也是電子歸宿。但一般基片與真空室及陽極在同一電勢(shì)。磁場(chǎng)與電場(chǎng)的交互作用( E X B drift)使單個(gè)電子軌跡呈三維螺旋狀,而不是僅僅在靶面圓周運(yùn)動(dòng)。至于靶面圓周型的濺射輪廓,那是靶源磁場(chǎng)磁力線呈圓周形狀形狀。磁力線分布方向不同會(huì)對(duì)成膜有很大關(guān)系。 在E X B shift機(jī)理下工作的不光磁控濺射,多弧鍍靶源,離子源,等離子源等都在次原理下工作。所不同的是電場(chǎng)方向,電壓電流大小而已