磁控溅射镀膜工艺介绍
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玻璃磁控溅射镀膜是一种在玻璃表面形成一层或多层金属、金属化合物或其它化合物薄膜的工艺技术。
以下是该工艺的简要介绍:
1. 溅射原理:在磁控溅射镀膜过程中,电子在电场的作用下加速飞向基片,与氩原子发生碰撞,电离出大量的氩离子和电子。
氩离子在电场的作用下加速轰击靶材,溅射出大量的靶材原子,呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基片上成膜。
2. 磁控技术:二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响,被束缚在靠近靶面的等离子体区域内。
该区域内等离子体密度很高,二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动,该电子的运动路径很长,在运动过程中不断地与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材。
经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低,摆脱磁力线的束缚,远离靶材,最终沉积在基片上。
3. 镀膜种类:根据不同的应用需求,可以溅射不同的材料,形成各种不同的镀膜。
例如,热反射镀膜可以使玻璃具有遮蔽太阳光的功能;低辐射镀膜可以使玻璃具有保温作用,具有节能效果。
4. 工业应用:玻璃磁控溅射镀膜工艺在建筑、汽车、家居、电子等多个行业都有广泛的应用。
如LOW-E玻璃就是一种典型的磁控溅射镀膜玻璃,它具有保温、隔热、节能等效果。
总的来说,玻璃磁控溅射镀膜工艺通过精确控制薄膜的成分和厚度,赋予了玻璃一系列特殊的性能,极大地拓展了玻璃的应用范围。
如需更多信息,建议查阅磁控溅射镀膜相关论文获取。
磁控溅射镀膜工艺介绍
磁控溅射镀膜工艺是一种常用的表面涂层技术,也被称为磁控溅射
蒸镀。
其原理是利用高速电子束轰击靶材,使靶材表面的原子脱离,然后沉积在基底材料上,形成一层均匀的薄膜。
磁控溅射镀膜工艺主要包括以下几个步骤:
1. 准备工作:选取合适的靶材和基底材料,并确保其表面清洁和光
洁度达到要求。
2. 真空处理:将工作室内部抽空,使环境达到一定的真空度,以防
止污染和氧化。
3. 靶材激活:通常情况下,靶材需要通过预热和轰击来激活。
预热
可以提高靶材表面的活性,轰击则能够使靶材表面的原子脱离。
1
4. 沉积过程:在激活的靶材表面形成原子或分子流,通过准直系统控制沉积的方向和位置,最终将原子或分子沉积在基底材料上,形成一层薄膜。
5. 膜层控制:通过控制溅射功率、气压和沉积时间等参数,可以控制薄膜的成分、厚度和结构,以及表面的光洁度。
6. 薄膜检测:对沉积后的薄膜进行各种测试和检测,以确保其质量和性能符合要求。
磁控溅射镀膜工艺具有很多优点,如沉积速度快、薄膜均匀、沉积材料范围广、能够沉积复杂的多层结构等。
因此,在生产和科研领域都有广泛的应用,如制备光学薄膜、涂层保护和功能改性等。
2。
[整顿版]磁控溅射镀膜工艺大面积磁控溅射工艺1、简介在玻璃或卷材上制备旳用于建筑、汽车、显示屏和太阳能应用旳光学多层膜是运用反应磁控溅射以具有可反复旳稳定旳高沉积率进行生产旳。
在整个基底宽度上旳良好膜厚均匀性和合适旳工艺长期稳定性是为了满足生产规定所必须旳。
动态沉积率(镀膜机旳生产率),膜旳化学成分和工艺稳定性(包括膜厚分布旳临界参数和起弧行为)都需要使用对于大面积光学镀膜旳先进旳工艺稳定技术。
这意味着对于研制旳高规定存在于大面积反应磁控溅射工艺。
对于把在试验室条件下开发旳工艺转移到大规模工业镀膜机这个过程存在着很大旳风险性。
为了克服这个升级问题,研制生产安装了一台工业规模试验型设备。
该设备可以处理旳基底宽到达3.2m。
除了对于反应溅射旳工艺稳定性方面旳简朴旳简介外,本文还包括了一种对于我们这台用于磁控溅射研究和开发旳工业规模试验型镀膜机旳简介。
这将使用有关在该设备中获得旳氧化锌和二氧化钛工艺旳改善旳成果来进行阐明。
2、反应溅射旳工艺稳定性反应溅射工艺是以滞后现象作为表征旳。
自稳定工作点只存在于金属模式和反应模式。
存在旳自稳定范围必须扩大到过渡范围以保证工业镀膜设备旳生产运作。
下面将简介等离子体发射控制器旳在这方面旳使用。
一种控制电路用于现场测定溅射靶材料旳光谱线旳强度。
在保证考虑了边界条件旳状况下,这可以用于测量靶上实际靶材溅射率。
反应气体输入量可以根据一种设定点测量得到旳信号强度旳偏差来进行控制。
这样就有也许根据材料、靶长和抽速把几乎每个工作点都稳定在过渡范围。
反应溅射旳工作点位置取决于对沉积率、化学成分和反射率等参数旳规定。
为了在过渡模式下得到宽度起过一米旳有效膜厚分布旳镀膜,需要进行特殊旳研究。
众所周知,在反应磁控溅射旳状况,只有当进行气体流量旳动态修正以稳定一种平衡状态时展宽式直磁控溅射源就可以长期稳定地工作。
已经为反应沉积旳生产安装了合适旳系统。
某些PEM控制电路彼此独立地进行工作。
磁控溅射镀膜工艺流程
《磁控溅射镀膜工艺流程》
磁控溅射镀膜是一种常用的薄膜制备技术,它能够通过控制磁场来实现精确的膜层沉积,广泛应用于光学、电子和材料科学领域。
下面将介绍磁控溅射镀膜的工艺流程。
1. 基材清洗:首先,需要对待处理的基材进行清洗,以去除表面的杂质和油污,保证膜层的附着力和稳定性。
2. 蒸发源准备:将目标物质打磨成块状,放置在磁控溅射装置的蒸发源中。
通常情况下,蒸发源是通过电子束加热或者电阻加热来升温,使得目标物质蒸发。
3. 真空抽气:将蒸发源放置在真空室中,通过抽气系统将真空室内的空气抽走,以确保在沉积过程中不存在氧气等杂质气体。
4. 溅射:施加磁场并使用离子轰击目标物质,使其蒸发并沉积在基材上。
通过调节磁场的大小和方向,可以控制沉积膜的成分和结构。
5. 膜层分析:最后,使用光学显微镜、扫描电镜等仪器对沉积的膜层进行分析,检测其厚度、成分和结构等特性。
通过以上的工艺流程,磁控溅射镀膜可以实现对薄膜的精确控制,得到具有特定功能和性能的材料薄膜。
该工艺不仅在电子
器件和光学器件制备中得到广泛应用,还在材料科学研究和新材料开发中具有重要意义。
磁控溅射镀膜工艺简介
王继2014-9
使chamber 达到真空条件,一
般控制在(2~5)E-5torr
chamber 内通入Ar (氩气),
并启动DC power
Ar 发生电离
Ar Ar++e -
在电场作用下,electrons (电
子)会加速飞向anode (阳极)
在电场作用下,Ar+会加速飞
向阴极的t a r g e t (靶材),
target 粒子及二次电子被击出,
前者到达substrate (基片)表
面进行薄膜成长,后者被加速至
阴极途中促成更多的电离。
垂直方向分布的磁力线将电子约束在靶材表面附近,延长其在等离子体中的运动轨迹,提高它参与气体分子碰撞和电离过程的几率的作用。
接地-V(DC )至真空泵
Ar 磁控溅射镀膜-溅射原理
磁控溅射镀膜-磁控阴极
相对蒸发镀,磁控溅射有如下的特点:
膜厚可控性和重复性好
薄膜与基片的附着力强
可以制备绝大多数材料的薄膜,包括合金,化合物等
膜层纯度高,致密
沉积速率低,设备也更复杂
按照电源类型可分为: 直流溅射:
中频溅射:
射频溅射:
不同溅射方式的比较
DC电源RF电源MF电源
可镀膜材料导电材料非导电材料非导电材料靶材形状平面单靶平面单靶孪生靶
频率0 HZ13.65MHZ24KHZ
可靠性好较好较好
磁控溅射镀膜
磁控溅射镀膜
反应溅射
在溅射镀膜时,有意识地将某种反应性气体如氮气,氧气等引入溅射室并达到一定分压,即可以改变或者控制沉积特性,从而获得不同于靶材的新物质薄膜,如各种金属氧化物、氮化物、碳化物及绝缘介质等薄膜。
直流反应溅射存在靶中毒,阳极消失问题,上个世纪80年代出现的直流脉冲或中频孪生溅射,使反应溅射可以大规模的工业应用。
反应溅射模拟图
中频孪生反应溅射
反应溅射的特点
反应磁控溅射所用的靶材料(单位素靶或多元素靶)和反应气体(氧、氮、碳氢化合物等)通常很容易获得很高的纯度,因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。
反应磁控溅射中调节沉积工艺参数,可以制备化学配比或非化学配比的化合物薄膜,从而达到通过调节薄膜的组成来调控薄膜特性的目的。
反应磁控溅射沉积过程中基板温度一般不会有很大的升高,而且成膜过程通常也并不要求对基板进行很高温度的加热,因而对基板材料的限制较少。
反应磁控溅射适合于制备大面积均匀薄膜,并能实现对镀膜的大规模工业化生产。
反应溅射的应用
现代工业的发展需要应用到越来越多的化
合物薄膜。
如光学工业中使用的TiO2、SiO2和TaO5等硬质膜。
电子工业中使用的ITO透明导电膜,SiO2、Si2N4和Al2O3等钝化膜、隔离膜、绝缘膜。
建筑玻璃上使用的ZNO、SnO2、TiO2、SiO2等介质膜
真空系统的基本知识
真空的定义:压力低于一个大气压的任何气态空间,采用真空度来表示真空的高低。
真空单位换算:1大气压≈1.0×105帕=760mmHg(汞柱)=760托
1托=133.3pa=1mmHg
1bar=100kpa
1mbar=100pa
1bar=1000mbar
TCO玻璃=Transparent Conductive Oxide 镀有透明导电氧化物的玻璃
TCO材料:
SnO2:F(FTO fluorine doped tin oxide氟掺杂氧化锡)
ZnO:Al(AZO aluminum doped zinc oxide铝掺杂氧化锌) In2O3:Sn(ITO indium tin oxide 氧化铟锡)
TCO薄膜的种类及特性
•TCO薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶层,晶粒取向单一。
目前研究较多的是ITO、FTO和AZO。
电阻率达10-4Ω•cm量级,可见光透射率为80%~90%。
•FTO(SnO2︰F):电阻率可达5.0×10-4Ω•cm,可见光透过率>80%。
•ITO(In2O3︰Sn):电阻率可达7.0×10-5Ω•cm,可见光透过率>85%。
•AZO(ZnO︰Al):电阻率可达1.5×10-4Ω•cm,可见光透过率>80%。
TCO薄膜的制备工艺
•薄膜的性质是由制备工艺决定的,改进制备工艺的努力方向是使制成的薄膜电阻率低、透射率高且表面形貌好,薄膜生长温度低,与基板附着性好,能大面积均匀制膜且制膜成本低。
•主要生产工艺:镀膜过程中有气压、基片温度、靶材功率、镀膜速度;刻蚀过程中有HCl浓度、刻蚀速度、刻蚀温度。
晶粒过大
缺陷增多 基片温度的影响
晶界散射多电阻率升高温度较低
薄膜晶粒小温度过高电阻率下降
温度过高晶粒过大
缺陷增多 沉积时间的影响
电阻率下降
电阻率升高
沉积时间延长薄膜厚度增加
透过率下降
沉积时间过长温度升高晶化率增加电阻率下降
溅射功率的影响
溅射功率增加溅射粒子增加粒子能量增加
溅射功率过高
薄膜致密性增加
膜层与基体粘附力增加溅射粒子能量过大
氩离子能量过大陶瓷靶易开裂
薄膜致密性下降
氩离子过多碰撞增多 氩气气压的影响
薄膜薄、晶化率低薄膜晶化率低氩气气压过低氩离子少溅射原子少氩气气压过高
散射增大
轰击过大 靶基距的影响
薄膜薄、晶化率低
薄膜致密性下降
距离过小加速不够动能过小距离过大部分粒子不能溅射到基片上
谢谢!。