四川直流磁控溅射镀膜

磁控溅射的工艺研究：1、气体环境：真空系统和工艺气体系统共同控制着气体环境。首先，真空泵将室体抽到一个高真空。然后，由工艺气体系统充入工艺气体，将气体压强降低到大约2X10-3torr。为了确保得到适当质量的同一膜层，工艺气体必须使用纯度为99.995%的高纯气体。在反应溅射中，在反应气体中混合少量的惰性气体可以提高溅射速率。2、气体压强：将气体压强降低到某一点可以提高离子的平均自由程、进而使更多的离子具有足够的能量去撞击阴极以便将粒子轰击出来，也就是提高溅射速率。超过该点之后，由于参与碰撞的分子过少则会导致离化量减少，使得溅射速率发生下降。如果气压过低，等离子体就会熄灭同时溅射停止。提高气体压强可提高离化率，但是也就降低了溅射原子的平均自由程，这也可以降低溅射速率。能够得到较大沉积速率的气体压强范围非常狭窄。如果进行的是反应溅射，由于它会不断消耗，所以为了维持均匀的沉积速率，必须按照适当的速度补充新的反应镀渡。溅射工艺可重复性好，可以在大面积基片上获得厚度均匀的薄膜。四川直流磁控溅射镀膜

高能脉冲磁控溅射技术介绍及特点：高能脉冲磁控溅射技术是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术。力学所引进德国电源，与等离子体淹没离子注入沉积方法相结合，形成一种新颖的成膜过程与质量调控技术，是可应用于大型矩形靶的离化率可控磁控溅射新技术，填补了国内在该方向的研究空白。将高能冲击磁控溅射与高压脉冲偏压技术复合，利用其高离化率和淹没性的特点，通过成膜过程中入射粒子能量与分布的有效操控，实现高膜基结合力、高质量、高均匀性薄膜的制备。同时结合全新的粒子能量与成膜过程反馈控制系统，开展高离化率等离子体发生、等离子体的时空演变及荷能粒子成膜物理过程控制等方面的研究与工程应用。其中心技术具有自主知识产权，已申请相关发明专利两项。该项技术对实现PVD沉积关键瓶颈问题的突破具有重大意义，有助于提升我国在表面工程加工领域的国际竞争力。如在交通领域，该技术用于汽车发动机三部件，可降低摩擦25%，减少油耗3%；机械加工领域，沉积先进镀层可使刀具寿命提高2～10倍，加工速度提高30-70%。四川直流磁控溅射镀膜非平衡磁控溅射的磁场有边缘强，也有中部强，导致溅射靶表面磁场的“非平衡”。

磁控溅射靶材镀膜过程中，影响靶材镀膜沉积速率的因素：溅射电流：磁控靶的溅射电流与溅射靶材表面的离子电流成正比，因此也是影响溅射速率的重要因素。磁控溅射有一个普遍规律，即在较佳气压下沉积速度较快。因此，在不影响薄膜质量和满足客户要求的前提下，从溅射良率考虑气体压力的较佳值是合适的。改变溅射电流有两种方法：改变工作电压或改变工作气体压力。溅射功率：溅射功率对沉积速率的影响类似于溅射电压。一般来说，提高磁控靶材的溅射功率可以提高成膜率。然而,这并不是一个普遍的规则。在磁控靶材的溅射电压低，溅射电流大的情况下，虽然平均溅射功率不低，但离子不能被溅射，也不能沉积。前提是要求施加在磁控靶材上的溅射电压足够高，使工作气体离子在阴极和阳极之间的电场中的能量足够大于靶材的"溅射能量阈值"。

磁控溅射法：磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极和阳极之间施加几百K直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。优势特点：较常用的制备磁性薄膜的方法是磁控溅射法。氩离子被阴极加速并轰击阴极靶表面，将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜。通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。交流磁控溅射和直流溅射相比交流磁控溅射采 用交流电源代替直流电源,解决了靶面的异常放电现象。

物相沉积技术是指在真空条件下采用物理方法将材料源表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术，物相沉积是主要的表面处理技术之一。PVD镀膜技术主要分为三类：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。物相沉积的主要方法有：真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀膜、离子镀膜和分子束外延等。相应的真空镀膜设备包括真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。随着沉积方法和技术的提升，物相沉积技术不只可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。物相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但30年迅速发展成为一门极具广阔应用前景的新技术，并向着环保型、清洁型趋势发展。在钟表行业，尤其是高级手表金属外观件的表面处理方面达到越来越为普遍的应用。溅射可连续工作，镀膜过程容易自动控制，工业上流水线作业。福建金属磁控溅射优点

能够控制镀层的厚度，同时可通过改变参数条件控制组成薄膜的颗粒大小。四川直流磁控溅射镀膜

脉冲磁控溅射的工作原理：脉冲磁控溅射是采用矩形波电压的脉冲电源代替传统直流电源进行磁控溅射沉积。脉冲溅射可以有效地抑制电弧产生进而消除由此产生的薄膜缺陷，同时可以提高溅射沉积速率，降低沉积温度等一系列明显的优点，是溅射绝缘材料沉积的优先选择工艺过程。在一个周期内存在正电压和负电压两个阶段，在负电压段，电源工作于靶材的溅射，正电压段，引入电子中和靶面累积的正电荷，并使表面清洁，裸露出金属表面。加在靶材上的脉冲电压与一般磁控溅射相同!为400~500V,电源频率在10~350KHz，在保证稳定放电的前提下，应尽可能取较低的频率#由于等离子体中的电子相对离子具有更高的能动性，因此正电压值只需要是负电压的10%~20%，就可以有效中和靶表面累积的正电荷。占空比的选择在保证溅射时靶表面累积的电荷能在正电压阶段被完全中和的前提下，尽可能提高占空，以实现电源的较大效率。四川直流磁控溅射镀膜