技術(shù)中心 Technology
| 2016磁控濺射靶材的研究進(jìn)展 |
| 發(fā)布時(shí)間：2017-05-15 瀏覽：5173 次 |
濺射鍍膜是用荷能粒子轟擊固體靶材，使靶材原子濺射出來(lái)并沉積到基體表面形成薄膜的鍍膜技術(shù)。 1852 年 Grove 在實(shí)驗室發(fā)現了陰極濺射現象， 被公認為是真空濺射鍍膜的開(kāi)始。 從目前來(lái)看，磁控濺射技術(shù)的發(fā)展前景十分可觀(guān)，靶材溫升慢、沉積速率高兩大顯著(zhù)特點(diǎn)被廣泛應用于各種材料薄膜的制備， 有關(guān)磁控濺射各個(gè)過(guò)程的物理機制研究也顯得越來(lái)越重要。 靶材作為真空鍍膜中的主要消耗部件， 其特性直接關(guān)系到薄膜質(zhì)量以及鍍膜的成本，故如何改進(jìn)靶材性能，提高靶材的利用率成為真空鍍膜生產(chǎn)中亟需解決的難題 。本文在介紹磁控濺射原理的基礎上，從結構設計與優(yōu)化的最新研究進(jìn)展分析， 同時(shí)提出未來(lái)磁控濺射技術(shù)的發(fā)展方向. 磁控濺射鍍膜原理如圖：  其中基體與靶材平行相對，靶材接負電位，故基體相對于靶材處于正電位。在正負兩極中引入磁場(chǎng)，電子受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同影響，在洛倫茲力 F=e(v×B)的作用下成擺線(xiàn)運動(dòng)，進(jìn)而增加了電子和惰性氣體碰撞的概率， 導致氬原子的離化率大大提高，入射靶面的 Ar + 密度逐漸增加，提高了濺射速率。 被濺射出來(lái)的中性原子由于不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的限制，飛向基板并在基板上形成薄膜。磁控濺射被應用到很多工業(yè)領(lǐng)域， 尤其在大面積平板玻璃中的應用更為廣泛。 普通的磁控濺射靶在濺射過(guò)程中只有一條很窄的刻蝕環(huán)，且傳統的磁控濺射系統的磁場(chǎng)結構固定，靶面磁場(chǎng)分布不均勻，濺射速率以及薄膜沉積速率的提高空間受到限制，不一致的磁場(chǎng)會(huì )導致靶材的異?？涛g及薄膜厚度分布不均，所以靶材利用率比較低。所以磁場(chǎng)設計的關(guān)鍵在于優(yōu)化磁場(chǎng)分布和工藝條件(工作電壓、濺射時(shí)間、靶材溫度等) 、擴展靶材濺射區域(電磁場(chǎng)正交區域加寬) 、加強靶材的冷卻效率等，從而提高靶材的利用率和濺射速率。 在工業(yè)鍍膜過(guò)程中， 磁控濺射靶材利用率的高低直接影響鍍膜成本以及薄膜特性 ，針對靶材利用率低的問(wèn)題，一些常用的改進(jìn)平面靶結構的方法，如采用旋轉磁場(chǎng) 增加濺射面積，或增加導磁墊片或附加永磁體來(lái)均勻磁場(chǎng)分布，又如 “分流設計”，以及新型磁控濺射器等。 通過(guò)改變磁鐵的相對位置或增加磁極的數量等來(lái)獲得靶面理想的磁場(chǎng)分布， 如采用兩塊極性相對的環(huán)狀磁鐵 ，有學(xué)者提出的“具有全靶剝蝕的矩形磁控靶”結構，裸靶結構等 ，還有學(xué)者提出移動(dòng)式磁場(chǎng)靶結構，可以擴展放電區內的電子跑道，使靶材刻蝕面積增加， 尤其對復合型靶材的薄膜均勻性有很大的改善。 總的來(lái)說(shuō)， 平面磁控濺射靶的改良方案一般歸納為兩種方法：一種是工業(yè)中常常采取的方法，即從結構上改善靶面水平磁場(chǎng)的分布， 實(shí)用價(jià)值比較高;第二種是在研究領(lǐng)域中常常采取的方式，即通過(guò)一些動(dòng)態(tài)的方法來(lái)改善靶面的水平磁場(chǎng)分布， 如設置增加交流電磁線(xiàn)圈來(lái)控制磁場(chǎng)隨時(shí)間變化， 或采用機械裝置使靶和永磁體成相對運動(dòng)狀態(tài)， 或旋轉靶材的制備等，這種方法效果明顯，但同時(shí)也增加了制造成本， 在工業(yè)中的實(shí)用價(jià)值有限。 目前，這些技術(shù)逐漸被國內的靶材生產(chǎn)廠(chǎng)家運用。 磁控濺射技術(shù)由于其顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)成為工業(yè)鍍膜的主導力量， 目前磁控濺射技術(shù)與計算機技術(shù)的結合已成為研究趨勢， 采用計算機模擬不僅降低了研究成本，也可以直觀(guān)地觀(guān)察鍍膜的相關(guān)物理過(guò)程，對實(shí)際生產(chǎn)具有重要的指導意義。 在未來(lái)的研究領(lǐng)域中，磁控濺射技術(shù)與表面工程技術(shù)、機械工程等技術(shù)的結合成為必然趨勢， 如何從結構改良和表面處理著(zhù)手來(lái)提高靶材表面材料特性， 增加換熱效果， 提高靶材利用率以及有效提高生產(chǎn)線(xiàn)換靶效率成為未來(lái)研究的方向。 本文由真空鍍膜機http://www.hflgzx.com廠(chǎng)家愛(ài)加真空收集整理，僅供學(xué)習! |
  |
