北京脉冲磁控溅射过程

磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，在靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题，成为镀膜工业主要方法之一。磁控溅射与其它镀膜技术相比具有以下特点：可制备成靶的材料广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积配比精确恒定的合金；在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其它活性气体，可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜；通过精确地控制溅射镀膜过程，容易获得均匀的高精度的膜厚；通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态，溅射靶的安装不受限制，适合于大容积镀膜室多靶布置设计；溅射镀膜速度快，膜层致密，附着性好等特点，很适合于大批量，高效率工业生产。真空磁控溅射涂层技术与真空蒸发涂层技术相比有许多优点。北京脉冲磁控溅射过程

磁控溅射包括很多种类。各有不同工作原理和应用对象。但有一共同点：利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。靶源分平衡式和非平衡式，平衡式靶源镀膜均匀，非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。平衡靶源多用于半导体光学膜，非平衡多用于磨损装饰膜。磁控阴极按照磁场位形分布不同，大致可分为平衡态磁控阴极和非平衡态磁控阴极。平衡态磁控阴极内外磁钢的磁通量大致相等，两极磁力线闭合于靶面，很好地将电子/等离子体约束在靶面附近，增加了碰撞几率，提高了离化效率，因而在较低的工作气压和电压下就能起辉并维持辉光放电，靶材利用率相对较高。但由于电子沿磁力线运动主要闭合于靶面，基片区域所受离子轰击较小。非平衡磁控溅射技术，即让磁控阴极外磁极磁通大于内磁极，两极磁力线在靶面不完全闭合，部分磁力线可沿靶的边缘延伸到基片区域，从而部分电子可以沿着磁力线扩展到基片，增加基片区域的等离子体密度和气体电离率。北京脉冲磁控溅射过程电离原子更容易与薄膜工艺中涉及的其他粒子相互作用，因此更有可能在基底上沉积。

磁控溅射的工艺研究：1、传动速度。玻璃基片在阴极下的移动是通过传动来进行的。低传动速度使玻璃在阴极范围内经过的时间更长，这样就可以沉积出更厚的膜层。不过，为了保证膜层的均匀性，传动速度必须保持恒定。镀膜区内一般的传动速度范围为每分钟0~600英寸之间。根据镀膜材料、功率、阴极的数量以及膜层的种类的不同，通常的运行范围是每分钟90~400英寸之间。2、距离与速度及附着力。为了得到较大的沉积速率并提高膜层的附着力，在保证不会破坏辉光放电自身的前提下，基片应当尽可能放置在离阴极较近的地方。溅射粒子和气体分子的平均自由程也会在其中发挥作用。当增加基片与阴极之间的距离，碰撞的几率也会增加，这样溅射粒子到达基片时所具有的能力就会减少。所以，为了得到较大的沉积速率和较好的附着力，基片必须尽可能地放置在靠近阴极的位置上。

溅射技术是指使得具有一定能量的粒子轰击材料表面，使得固体材料表面的原子或分子分离，飞溅落于另一物体表面形成镀膜的技术。被粒子轰击的材料称为靶材，而被镀膜的固体材料称为基片。首先由极板发射出粒子，这些粒子一般是电子，接着使它们在外电场加速下与惰性气体分子一般是氩气分子（即Ar原子）碰撞，使得其电离成Ar离子和二次电子。Ar离子会受到电场的作用，以高速轰击靶材，使靶材表面原子或分子飞溅出去，落于基片表面沉积下来形成薄膜。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。

PVD技术常用的方法：PVD基本方法。真空蒸发、溅射、离子镀，以下介绍几种常用的方法。电子束蒸发：电子束蒸发是利用聚焦成束的电子束来加热蒸发源，使其蒸发并沉积在基片表面而形成薄膜。特征：真空环境；蒸发源材料需加热熔化；基底材料也在较高温度中；用磁场控制蒸发的气体，从而控制生成镀膜的厚度。溅射沉积：溅射是与气体辉光放电相联系的一种薄膜沉积技术。溅射的方法很多，有直流溅射、RF溅射和反应溅射等，而用得较多的是磁控溅射、中频溅射、直流溅射、RF溅射和离子束溅射。磁控溅射可用于制备多种材料,如金属、半导体、绝缘子等。北京脉冲磁控溅射过程

磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其产生出Ar正离子。北京脉冲磁控溅射过程

PVD技术特征如下：在真空室内充入放电所需要的惰性气体，在高压电场作用下气体分子因电离而产生大量正离子。带电离子被强电场加速，便形成高能量的离子流轰击蒸发源材料。在离子轰击下，蒸发源材料的原子将离开固体表面，以高速度溅射到基片上并沉积成薄膜。RF溅射：RF溅射使用的频率约为13.56MHz，它不需要热阴极，能在较低的气压和较低的电压下进行溅射。RF溅射不只可以沉积金属膜，而且可以沉积多种材料的绝缘介质膜，因而使用范围较广。电弧离子镀：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积，该技术材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。北京脉冲磁控溅射过程