磁控鍍膜機-磁控濺射種類(lèi)
2020-05-18 來(lái)自: 肇慶高要區恒譽(yù)真空技術(shù)有限公司 瀏覽次數:838
磁控濺射包括很多種類(lèi)。各有不同工作原理和應用對象。但有一共同點(diǎn):利用磁場(chǎng)與電場(chǎng)交互作用,使電子在靶表面附近成螺旋狀運行,從而增大電子撞擊氬氣產(chǎn)生離子的概率。所產(chǎn)生的離子在電場(chǎng)作用下撞向靶面從而濺射出靶材。
靶源分平衡和非平衡式,平衡式靶源鍍膜均勻,非平衡式靶源鍍膜膜層和基體結合力強。平衡靶源多用于半導體光學(xué)膜,非平衡多用于磨損裝飾膜。磁控陰極按照磁場(chǎng)位形分布不同,大致可分為平衡態(tài)和非平衡磁控陰極。平衡態(tài)磁控陰極內外磁鋼的磁通量大致相等,兩極磁力線(xiàn)閉合于靶面,很好地將電子/等離子體約束在靶面附近,增加碰撞幾率,提高了離化效率,因而在較低的工作氣壓和電壓下就能起輝并維持輝光放電,靶材利用率相對較高,但由于電子沿磁力線(xiàn)運動(dòng)主要閉合于靶面,基片區域所受離子轟擊較小.非平衡磁控濺射技術(shù)概念,即讓磁控陰極外磁極磁通大于內磁極,兩極磁力線(xiàn)在靶面不完全閉合,部分磁力線(xiàn)可沿靶的邊緣延伸到基片區域,從而部分電子可以沿著(zhù)磁力線(xiàn)擴展到基片,增加基片區域的等離子體密度和氣體電離率.不管平衡非平衡,若磁鐵靜止,其磁場(chǎng)特性決定一般靶材利用率小于30%。為增大靶材利用率,可采用旋轉磁場(chǎng)。但旋轉磁場(chǎng)需要旋轉機構,同時(shí)濺射速率要減小。旋轉磁場(chǎng)多用于大型或貴重靶。如半導體膜濺射。對于小型設備和一般工業(yè)設備,多用磁場(chǎng)靜止靶源。
用磁控靶源濺射金屬和合金很容易,點(diǎn)火和濺射很方便。這是因為靶(陰極),等離子體,和被濺零件/真空腔體可形成回路。但若濺射絕緣體如陶瓷則回路斷了。于是人們采用高頻電源,回路中加入很強的電容。這樣在絕緣回路中靶材成了一個(gè)電容。但高頻磁控濺射電源昂貴,濺射速率很小,同時(shí)接地技術(shù)很復雜,因而難大規模采用。為解決此問(wèn)題,發(fā)明了磁控反應濺射。就是用金屬靶,加入氬氣和反應氣體如氮氣或氧氣。當金屬靶材撞向零件時(shí)由于能量轉化,與反應氣體化合生成氮化物或氧化物。磁控反應濺射絕緣體看似容易,而實(shí)際操作困難。主要問(wèn)題是反應不光發(fā)生在零件表面,也發(fā)生在陽(yáng)極,真空腔體表面,以及靶源表面。從而引起滅火,靶源和工件表面起弧等。德國萊寶發(fā)明的孿生靶源技術(shù),很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。其原理是一對靶源互相為陰陽(yáng)極,從而陽(yáng)極表面氧化或氮化。
冷卻是一切源(磁控,多弧,離子)所必需,因為能量很大一部分轉為熱量,若無(wú)冷卻或冷卻不足,這種熱量將使靶源溫度達一千度以上從而溶化整個(gè)靶源。