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真空鍍膜機濺鍍的原理是什麽

作者: 來源: 日期:2017/11/28 9:08:18 人氣:1227
真空鍍膜機濺鍍的原理是什麽
濺鍍,一般指的是磁控濺鍍,歸於高速低溫濺鍍法.
該技能請求真空度在1×10-3Torr擺布,即1.3×10-3Pa的真空狀況充入慵懶氣體氬氣(Ar),並在塑膠基材(陽極)和金屬靶材(陰極)之間加上高壓直流電,因為輝光放電(glow discharge)發生的電子激起慵懶氣體,發生等離子體,等離子體將金屬靶材的原子轟出,堆積在塑膠基材上.
以幾十電子伏特或更高動能的荷電粒子炮擊資料外表,使其濺射出進入氣相,可用來刻蝕和鍍膜。入射一個離子所濺射出的原子個數稱為濺射產額(Yield)產額越高濺射速度越快,以Cu,Au,Ag等最高,Ti,Mo,Ta,W等最低。一般在0.1-10原子/離子。離子能夠直流輝光放電(glow discharge)發生,在10-1—10 Pa真空度,在兩極間加高壓發生放電,正離子會炮擊負電之靶材而濺射也靶材,而鍍至被鍍物上。
正常輝光放電(glow discharge)的電流密度與陰極物質與形狀、氣體品種壓力等有關。濺鍍時應盡也許保持其安穩。任何資料皆可濺射鍍膜,即便高熔點資料也簡單濺鍍,但對非導體靶材須以射頻(RF)或脈衝(pulse)濺射;且因導電性較差,濺鍍功率及速度較低。金屬濺鍍功率可達10W/cm2,非金屬<5W/cm2
二極濺鍍射:靶材為陰極,被鍍工件及工件架為陽極,氣體(氬氣Ar)壓力約幾Pa或更高方可得較高鍍率。
磁控濺射:在陰極靶外表構成一正交電磁場,在此區電子密度高,進而進步離子密度,使得濺鍍率進步(一個數量級),濺射速度可達0.1—1 um/min膜層附著力較蒸鍍佳,是現在最有用的鍍膜技能之一。
其它有偏壓濺射、反應濺射、離子束濺射等鍍膜技能
濺鍍機設備與技能(磁控濺鍍)
濺鍍機由真空室,排氣係統,濺射源和操控係統構成。濺射源又分為電源和濺射槍(sputter gun) 磁控濺射槍分為平麵型和圓柱型,其間平麵型分為矩型和圓型,靶資料利用率30- 40%,圓柱型靶資料利用率>50% 濺射電源分為:直流(DC)、射頻(RF)、脈衝(pulse), 直流:800-1000V(Max)導體用,須可災弧。
射頻:13.56MHZ,非導體用。脈衝:泛用,最新發展出 濺鍍時須操控參數有濺射電流,電壓或功率,以及濺鍍壓力(5×10-1—1.0Pa),若各參數皆安穩,膜厚能夠鍍膜時刻估量出來。
靶材的挑選與處理十分重要,純度要佳,質地均勻,沒有氣泡、缺點,外表應平坦光亮。關於直接冷卻靶,須留意其在濺射後靶材變薄,有也許決裂特別是非金屬靶。一般靶材最薄處不行小於原靶厚之一半或5mm。
磁控濺鍍操作方法和一般蒸鍍相似,先將真空抽至1×10-2Pa,再通入氬氣(Ar)離子炮擊靶材,在5×10-1—1.0Pa的壓力下進行濺鍍其間須留意電流、電壓及壓力。開始時濺鍍若有打火,可緩慢調升電壓,待安穩放電後再關shutter. 在這個進程中,離子化的慵懶氣體(Ar)清洗和露出該塑膠基材外表上數個毛纖細空,並通過該電子與自塑膠基材外表被清洗而發生一自在基,並保持真空狀況下施以濺鍍構成外表締結構,使外表締結構與自在基發生填補和高附著性的化學性和物理性的聯係狀況,以在外表外安定地構成薄膜. 其間,薄膜是先通過把外表締造物大致地填滿該塑膠毛纖細孔後並作連接而構成。
濺鍍與常用的蒸騰鍍相比,濺鍍具有電鍍層與基材的聯係力強-附著力比蒸騰鍍高過10倍以上,電鍍層細密,均勻等優點.真空蒸鍍需要使金屬或金屬氧化物蒸騰汽化,而加熱的溫度不能太高,不然,金屬氣體堆積在塑膠基材放熱而燒壞塑膠基材.濺射粒子幾不受重力影響,靶材與基板方位可自在組織,薄膜構成前期成核密度高,可出產10nm以下的極薄接連膜,靶材的壽命長,可長時刻自動化接連出產。
靶材可製作成各種形狀,合作機台的特別設計做非常好的操控及最有功率的出產 濺鍍利用高壓電場做發生等離子鍍膜物質,運用幾乎一切高熔點金屬,合金和金屬氧化物,如:鉻,鉬,鎢,鈦,銀,金等.並且,它是一個強行堆積的進程,選用這種技能取得的電鍍層與塑膠基材附著力遠遠高於真空蒸鍍法.但,加工成本相對較高.真空濺鍍是通過離子磕碰而取得薄膜的一種技能,首要分為兩類,陰極濺鍍(Cathode sputtering)和射頻濺鍍(RF sputtering)。陰極濺鍍一般用於濺鍍導體,射頻濺鍍一般用於濺鍍非導體實施陰極濺鍍所需環境:a,高真空以削減氧化物的發生b,慵懶技能氣體,一般為氬器氣c,電場d,磁場e,冷卻水用以帶走濺鍍時發生的高熱。

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