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一.磁控溅射电镀上世纪80年代开始, 磁控溅射技术得到迅猛的发展, 其应用领域得到了极大的推广。
现在磁控溅射技术已经在镀膜领域占有举足轻重的地位, 在工业生产和科学领域发挥着极大的作用。
正是近来市场上各方面对高质量薄膜日益增长的需要使磁控溅射不断的发展。
在许多方面, 磁控溅射薄膜的表现都比物理蒸发沉积制成的要好；并且在同样的功能下采用磁控溅射技术制得的可以比采用其他技术制得的要厚。
因此, 磁控溅射技术在许多应用领域涉及制造硬的、抗磨损的、低摩擦的、抗腐蚀的、装潢的以及光电学薄膜等方面具有重要是影响。
磁控溅射技术得以广泛的应用,是由该技术有别于其它镀膜方法的特点所决定的。
其特点可归纳为:可制备成靶材的各种材料均可作为薄膜材料,涉及各种金属、半导体、铁磁材料,以及绝缘的氧化物、陶瓷等物质,特别适合高熔点和低蒸汽压的材料沉积镀膜在适当条件下多元靶材共溅射方式,可沉积所需组分的混合物、化合物薄膜;在溅射的放电气中加入氧、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;控制真空室中的气压、溅射功率,基本上可获得稳定的沉积速率,通过精确地控制溅射镀膜时间,容易获得均匀的高精度的膜厚,且反复性好;溅射粒子几乎不受重力影响,靶材与基片位置可自由安排;基片与膜的附着强度是一般蒸镀膜的10倍以上,且由于溅射粒子带有高能量,在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜,同时高能量使基片只要较低的温度即可得到结晶膜;薄膜形成初期成核密度高,故可生产厚度10nm以下的极薄连续膜。
1.磁控溅射工作原理:磁控溅射属于辉光放电范畴, 运用阴极溅射原理进行镀膜。
膜层粒子来源于辉光放电中, 氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射作用。
氩离子将靶材原子溅射下来后,沉积到元件表面形成所需膜层。
磁控原理就是采用正交电磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹, 使得电子在正交电磁场中变成了摆线运动, 因而大大增长了与气体分子碰撞的几率。
用高能粒子(大多数是由电场加速的气体正离子)撞击固体表面(靶), 使固体原子(分子)从表面射出的现象称为溅射。
镀膜的方式有很多种，主要分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积(CVD)。
我公司采用的非平衡磁控溅射技术属于PVD的范畴。
PVD的镀膜方式主要又分为蒸发和离子镀两种。
蒸发沉积速度快，但是相对来说形成的膜层质量比较差。
离子镀一般有阴极弧和磁控溅射。
阴极弧形成的膜层有明显金属液滴。
闭合场非平衡磁控溅射离子镀膜系统（CFUBMSIP）由英国Teer镀层公司发明，并经过20多年的工业应用和科技研发，完善形成。
该系统易于优化镀膜条件，得到拥有良好结合力的致密硬质膜层；可以工业规模生产先进的复合、纳米、多层及非晶镀层；并可实现低温沉积，在塑料等器件上镀膜。
和阴极弧镀相比，所形成的镀层不存在金属液滴，表面粗糙度低。
溅射的原理是在充有氩气的真空条件下，采用辉光放电技术使得电子在电场的作用下加速飞向基体的过程中与氩原子发生碰撞，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和离子。
磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高离化率。
反应磁控溅射就是通入一定量的反应气体，溅射出的靶材离子与通入真空室中的反应气体发生反应，生成反应沉积物到基体上。
传统的磁控溅射镀膜的优点是工艺较易控制，膜层表面光滑，缺点是离化率低，膜的致密度低，膜基结合力差。
经研究改进，在平衡磁控溅射基础上发展了非平衡磁控溅射，再从非平衡磁控溅射发展到闭合场非平衡磁控溅射，即本公司使用技术。
Teer公司现用的新型闭合场非平衡磁控溅射系统的离子流是传统磁控溅射离子流的100倍，是该公司早期的非平衡磁控溅射离子流的2.5倍。
所谓非平衡磁控溅射是将某一磁极的磁场对于另一极性相反磁极的磁场增强或减弱，这就导致了磁场分布的“非平衡”。
在保证靶面水平磁场分量有效地约束二次电子运动，可以维持稳定的磁控溅射放电的同时，另一部分电子沿着强磁极产生的垂直靶面的纵向磁场，可以使逃逸出靶面飞向镀膜区域。
这些飞离靶面的电子还会与中性粒子产生碰幢电离，进一步提高镀膜空间的离子体密度，有利于提高沉积速率，更有利于沉积高品质的镀层。
磁控溅射离子镀磁控溅射离子镀随着科技的不断发展，材料表面处理技术也越来越受到人们的关注。
其中，磁控溅射离子镀技术是一种非常先进的表面处理方法。
本文将从原理、工艺、应用等方面详细介绍磁控溅射离子镀技术。
一、磁控溅射离子镀技术的原理磁控溅射离子镀技术是一种利用磁场控制离子运动的表面处理技术。
其主要原理是：在真空环境下，将制品作为阴极，利用高速电子轰击产生的离子在磁场作用下被聚集和加速，从而沉积在制品表面形成薄膜。
这种薄膜具有高硬度、高耐磨、耐腐蚀性好、不易脱落等优点。
二、磁控溅射离子镀技术的工艺流程1. 处理前的准备工作要先将制品表面进行清洗，去除表面的油污、灰尘等。
2. 真空排气将加工件、目标和溅射室等装置放置在真空室内，打开真空系统进行排气，直至达到所需真空度。
3. 溅射物的加热将制品和目标加热至一定温度，使其表面温度达到一定的范围，有助于提高溅射效率和薄膜质量。
4. 溅射室充气将惰性气体注入溅射室中作为离子的载体，从而形成离子束。
5. 磁场建立通过磁铁制成的磁场使得离子束向阴极开展自动运动，溅射出的物质在阴极表面沉积形成一层薄膜。
6. 增加反应气体通过向溅射过程通入反应气体，使沉积物质形成化学反应并调控膜层成分。
7. 薄膜形成及整体清洗经过多次溅射后，薄膜形成，清洗处理后即可使用。
三、磁控溅射离子镀技术的应用磁控溅射离子镀技术在工业界有着广泛应用，主要应用于以下领域：1. 电子工业用于制造电子元器件、半导体器件和显示器件中的各种金属及合金薄膜。
2. 光学工业制造反射膜、半反射膜、介质膜和滤光片等。
3. 机械工业制造模具、刀具、轴承、涡轮叶片等。
4. 生物医学制造医疗器械、人工关节、高品质耗材。
总之，磁控溅射离子镀技术具有高效、高质、低污染的特点，在工业生产中的应用越来越广泛。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
闭合磁场非平衡磁控溅射离子镀离化特性研究
应用闭合磁场非平衡磁控溅射离子镀系统，研究了溅射靶电流、偏压和Ar 流量对偏流密度的影响。
结果表明，偏流密度随着偏压和靶电流的升高而增大，但随偏压的提高偏流密度的增加趋势趋于平缓；偏流密度随着Ar 流量的增大而出现峰值。
磁控溅射离子镀（MS
离化率是指被电离的原子占全部溅射原子的百分比，是磁控溅射离子镀
过程中的一个重要指标。
特别是在活性反应离子镀时，离化率直接反映等离子体的活化程度。
溅射原子和反应气体的离化程度对镀层的各种性质，如附着力、硬度、耐热耐蚀性、结晶结构等，都产生直接的影响。
如何提高等离子体的密度或电离度，以降低气体放电的阻抗，从而在相
同的放电功率下获得更大的电流，也就是获得更多的离子轰击靶材和基体，关键在于如何充分的利用电子的能量，使其最大限度地用于电离。
不同离子镀方法因电离和激发方式不同，其离化率也差别较大。
闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术是在普通磁控溅射技术基础上发展起来的一种新型磁控溅射镀膜技术，它是对普通磁控溅射技术进行设备改良和工艺完善的产物。
一块磁控靶的N 极对应另一块靶的S 极，即闭合式结构，闭合式结构将靶系统边缘上的磁力线闭合在两块靶之间，构成逃逸电子的闭合阱，等离子体区域被有效限制在真空室中间区域，即基体所在区域，这样一方面，溅射出来的原子和粒子沉积在基片表面形成薄膜，另一方面，等离子体以一定的能量轰击基片，起到离子束辅助沉积的作用，极大地改善了薄膜质量。
因此，不仅具有普通磁控溅射（MS）过程稳定、控制方便和大面积膜厚均匀性的特点，而且克服了基片附近离子密度。
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。
