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磁控濺射鍍膜機應該怎樣進行分類

2022-06-04 08:37:43

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磁控濺射鍍膜機應該怎樣進行分類 磁控濺射鍍膜機有很多種。各有其工作原理和應用對象。然而,有一個共同點:磁場和電場的相互作用使電子繞靶面旋轉,從而增加了電子撞擊氬

 磁控濺射鍍膜機應該怎樣進行分類

 磁控濺射鍍膜機有很多種。各有其工作原理和應用對象。然而,有一個共同點:磁場和電場的相互作用使電子繞靶面旋轉,從而增加了電子撞擊氬產生離子的可能性。產生的離子在電場作用下與靶面發生碰撞,從而濺出靶材。磁控濺射薄膜厚度的均勻性是衡量薄膜形成性能的重要指標。因此,需要研究影響均勻性的因素,以便通過濺射獲得更均勻的鍍層。簡單地說,濺射是在正交電磁場中,閉合磁場束縛電子在靶面上作螺旋運動。在運動過程中,工作氣體不斷受到沖擊,大量氬離子被電離。在電場的作用下,氬離子加速靶材料的轟擊,靶原子(或分子)被濺出并沉積在襯底上形成薄膜。因此,為了獲得均勻的涂層,需要對靶原子(或分子)進行濺射,這就要求轟擊靶的氬離子是均勻均勻的。由于氬離子在電場作用下加速了對靶的轟擊,因此均勻轟擊在某些程度取決于電場的均勻性。氬離子來自于工作氣體氬,工作氣體氬受到閉合磁場束縛的電子不斷沖擊,這就要求磁場和工作氣體氬的均勻性。然而,在實際的磁控濺射裝置中,這些因素并不均勻,因此需要研究它們的不均勻性對成膜均勻性的影響。

  磁場不均勻性的影響

  由于實際濺射裝置中的電場和磁場并非處處均勻或正交,它們都是空間函數。三維運動方程的表達式是不可解的,至少沒有初等函數的解。因此,磁場的不均勻性對離子的影響,即對成膜不均勻性的影響很難計算。較好的方法是配合實驗分析。

  氣體非均質性的影響

  一般情況下,造成煤氣不均勻的原因有兩種,一種是供氣不均,另一種是抽氣不均。

  目標基距和氣壓的影響

  靶基間距也是影響磁控濺射薄膜厚度均勻性的重要工藝參數。在某些范圍內,薄膜厚度均勻性隨靶材間距的增加而增加,濺射壓力也是影響薄膜厚度均勻性的重要因素。但是,均勻性在較小范圍內,因為增加靶基距所產生的均勻性是由于增加靶上某一點對應的襯底面積而引起的,而工作壓力的增加則是由于粒子散射的增加。顯然,這些因素只能在小范圍內起作用。

  目標源分為平衡型和非平衡型。平衡靶源涂層均勻,涂層與基體結合力強。平衡靶源主要用于半導體光學薄膜,而非平衡靶源主要用于耐磨裝飾膜。根據磁場結構的分布,磁控管陰極可分為平衡態和非平衡態。

  平衡態磁控陰極內外磁鋼的磁通量基本相同。兩極磁場線靠近靶面,能較好地阻止靶面附近的電子/等離子體,增加碰撞幾率,增加電離效率。因此,可以在較低的工作壓力和電壓下啟動并保持輝光放電。靶材利用率較高非平衡磁控濺射技術的概念是磁控陰極外磁極的磁通量大于內磁極的磁通量,磁控陰極磁極的磁力線在靶面上沒有全閉合,而有些磁力線會沿著靶材邊緣延伸到基片區域,這樣一些電子就可以沿著磁力線延伸到基片上,從而在平衡不平衡的情況下,增加襯底區的等離子體密度和氣體電離率,其磁場特性決定了一般靶標的利用率小于30%。

  為了增加靶材的利用率,可以采用旋轉磁場。然而,旋轉磁場需要旋轉機制,應減小濺射速率。旋轉磁場通常用于大型或較貴的目標。如半導體薄膜濺射。對于小型設備和一般工業設備,常采用靜磁場靶源。用磁控靶源濺射金屬和合金很容易,點火和濺射也很方便。

  這是因為靶(陰極)、等離子體和飛濺部件/真空室可以形成回路。但是如果絕緣體被濺射,比如陶瓷,電路就斷了。所以人們使用高頻電源,在電路中增加了很強的電容。這樣,目標就變成了絕緣電路中的電容器。但高頻磁控濺射電源價格較貴,濺射速率很小,接地技術比較復雜,較難大規模使用。為了解決這個問題,磁控反應濺射技術應運而生。它使用金屬靶,加入氬和反應氣體,如氮或氧。


作者: 青州市中拓鍍膜機械科技有限公司

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