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中频磁控溅射真空镀膜机镀膜原理

2021-12-07

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        磁控溅射镀膜技术分很多种,有直流磁控溅射,中频磁控溅射,射频磁控溅射,镀的基材和膜层不一样,才用的原理不一样,选择的技术有区别,今天汇成真空小编为大家讲解一下中频磁控溅射真空镀膜机采用的中频溅射原理,希望能帮助到大家:

       采用中频溅射的优点是可得到光滑致密.膜层硬度高.膜厚可线性成长.不中毒.温升缓和,但设备的要求较高,工作压强范围很窄,各种控制要求快速精准. 多弧溅射在靶材上施小电压大电流使材料离子化(带正电颗粒), 从而高速击向基片(负电)并沉积,形成致密膜坚硬膜。主要用于耐磨耐蚀膜。其缺点是正负电撞造成膜层不均匀,空穴、烧蚀。 



       中频溅射的原理跟一般的直流溅射是相同的,不同的是直流溅射把筒体当阳极,而中频溅射是成对的,筒体是否参加必须视整体设计而定,与整个系统溅射过程中,阳极阴极的安排有关,参与的比率周期有很多方法,不同的方法可得到不相同的溅射产额,得到不相同的离子密度 
中频溅射主要技术在于电源的设计与应用,目前较成熟的是正弦波与脉冲方波二种方式输出,各有其优缺点,首先应考虑膜层种类,分析哪种电源输出方式适合哪种膜层,可以用电源特性来得到想要的膜层效果. 
       中频溅射也是磁控溅射的一种,一般磁控溅射靶的设计,磁场的设计是各家技术的重点,国际几个有名的溅射靶制造商,对靶磁场的设计相当专业,改变磁场设计能得到不相同的等离子体蒸发量.电子的路径,等离子体的分布,所以溅射靶磁场是各家的技术机密. 
关于阴极弧(也就是离子镀),磁控溅射,以及坩埚蒸发都属于PVD(物理气相沉积),坩埚蒸发主要是相变,蒸发靶材只有几个电子伏特的能量。所以膜附着力小,但沉积率高,多用于光学镀膜。磁控溅射中氩离子冲击靶材使靶材原子和分子碎片沉积在零件,靶材材料动能可达数百甚至上千电子伏特能量。是真正的中性的纳米级镀膜。阴极弧起弧后一方面靶面高温将材料冶金融化,强大电场然后将融化材料几乎完全离子化,在靶电源和零件偏压综合作用下成膜。看起来阴极弧镀较先进,其实不然。首先靶面溶化过程很随机不可控制,离子成团镀到零件。镀件均匀性和光滑性难以保证。通俗点讲阴极弧镀是真空下的焊接过程,阴极弧电源和焊接电源原理上很近似。阴极弧技术主要源于前苏联,在我国因种种原因较普及,电源简单是很大一个因素。但技术不断进步。近年过滤阴极弧技术发展较快,避免了成膜不均匀的缺点,但有所得必有所失,过滤使沉积率减小而设备成本增高。 
       国际上最近有一些趋势值得注意,一是非平衡磁控溅射方法在大型镀膜设备公司,特别是欧洲的公司有较快发展并开始大规模工业应用;另一个是美国的一些公司,在脉冲反应磁控溅射上有很大进展。其所镀氧化和氮化膜沉积速率几乎达到金属速率。 
       中频磁控溅射真空镀膜机对靶和磁场的设计以及工作气压要求很高,中频磁控溅射是直流磁控溅射沉积速率的2到3倍。中频磁控溅射是两个靶工作,制备化合物膜层,由于其离化率低很难找到一个最佳的中毒点,对工作气体的流量控制要求很严格。若控制不好则很难制备均匀和结合力好的膜层。再就是磁场的设计主要是磁场分布的均匀性这样既可以提高靶材的利用率,另外对于最佳中毒点工作时的稳定性也有很大提高   磁控溅射的离子能量和绕射性都远低于多弧靶面,与工件的距离是很重要的,太近离子对工件的轰击可以损坏膜层,太远则偏离了最佳溅射距离制备的膜层结合力很差 
中频的靶材用的对靶,有的用到三对.靶都是比较大,就中频而言,现在用的多的都是镀一些金属的工件.这样的真空炉一般都做的比较大,可以放下很多任务件,镀出来的膜层也更加的致密.