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. 技术资料 . 专业整理. 磁控溅射镀膜原理及工艺
摘要：真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术，在现实生产生活中有着广泛的应用。真空镀膜技术有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。这里主要讲一下由溅射镀膜技术发展来的磁控溅射镀膜的原理及相应工艺的研究。
关键词：溅射；溅射变量；工作气压；沉积率。
绪论
溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。常用二极溅射设备如右图。
通常将欲沉积的材料制成板材-靶，固定在阴极上。基片置于正对靶面的阳极上，距靶一定距离。系统抽至高真空后充入（10～1）帕的气体（通常为氩气），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子，其能量在1至几十电子伏范围内。溅射原子在基片表面沉积成膜。其中磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点，成为镀膜工业应用领域(特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合)的首选方案。
1磁控溅射原理
溅射属于PDV（物理气相沉积）三种基本方法：真空蒸发、溅射 、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀）中的一种。
磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区
Architectural & Functional Glass No 3 2019
浅谈磁控溅射镀膜工艺中的反应溅射
信义玻璃（天津）有限公司 陈大伟
摘要：本文介绍了磁控溅射镀膜工艺、磁控溅射设备、非反应溅射与反应溅射：反应溅射是一个非
常复杂的过程。重点对反应溅射中的“直流氧化溅射”、“阳极消失效应”、“靶材中毒现象”、“磁滞
效应现象”、“金属模式”、“过渡模式”、“反应模式”、“反应溅射磁滞效应特征曲线”进行分析。在
生产过程中，掌握反应溅射工艺的特点，合理控制溅射过程中的工艺参数，准确判断溅射工艺中的
异常现象，利用有效的手段进行调整，才能达到高效的溅射速率以及高质量的膜层性能，防止不良
溅射现象的出现。
0引言
磁控溅射镀膜是目前离线镀膜玻璃生产最重要
的方式之一.其生产溅射工艺非常复杂.其中包含
直流和交流溅射的控制模式，平面阴极、旋转阴极
的溅射设备，惰性和反应的工作气体以及适当的低
气压环境等方面。在生产过程中不同的磁控阴极、
材料、气氛等又会有不同的工艺控制模式，其中包
含非反应溅射以及反应溅射，而反应溅射中又涉及
到靶材溅射的金属模式、磁滞效应、中毒模型等，
这些均会影响到膜层组分、溅射效率、成膜质量及
性能等方面。在实际的生产过程中.掌握磁控溅射
工艺的特点，合理控制溅射过程中的工艺参数，准
确判断溅射工艺中的异常现象并做出及时的处理.
对最终高质量高效率成膜控制具有重大意义。
1磁控溅射简介
1.1溅射工艺
磁控溅射是物理气相沉积（PVD）的一种，是一
种十分有效的薄膜沉积方法。上世纪70年代广泛 发展起来的磁控阴极溅射法可以在玻璃上沉积出高
质量的用于控制光线和太阳能的膜层。简单地讲，
就是在磁场约束及增强下的等离子体中的工作气体
离子，在阴极电场的加速下，轰击刻蚀阴极上的靶
材，使材料源的离子从靶材表面上脱离崩射出来，
然后沉积附着在基片上。溅射镀膜过程是将基片置
-4-于有特殊设计的阴极和工作气体的真空腔室中来实
３８ 中国玻璃 ２００８年第６期
浅析磁控溅射玻璃镀膜原理
徐 芳
中国建材国际工程有限公司 上海２０００６３
摘要：本文在探讨镀膜玻璃一些问题的基础上，阐述了磁控溅射的应用机理，并简单介绍了膜
系结构。
关键词：磁控溅射镀膜玻璃膜系结构
ｌ前言
如今，镀膜玻璃已广泛应用于现代建筑。这种建
筑物的迎光面几乎全部用玻璃装饰起来，组成了一
面透光的墙体，因此又可称其为“幕墙玻璃”。采用
玻璃作为墙体材料，一方面减轻了建筑物的整体重
量，另一方面镀膜玻璃又以其绚丽多姿的色彩增添
了建筑物本身的魅力。
随着人们住房水平的提高和环境意识的加强，
传统的采光材料——普通玻璃已无法满足人们的需
要。现代科学的发展促进了玻璃的多功能化趋势，
现代玻璃增加了诸如节能、控光、调温等作用，而其
最原始的功能反被日渐忽略了。
最初的幕墙玻璃也是普通的白玻璃，而在今天， 镀膜玻璃得以大行其道，一方面在于人们观念的变
化，更加关注镀膜玻璃表面的华贵；另一方面当然也
是因为镀膜玻璃性能优良，非普通玻璃可比。下面
我们就二者的光学性能作一番比较：
众所周知，太阳光按照波长可以分为３部分：紫
外光、可见光和红外光。紫外光的波长在０．３～
０．４ ｍ之间，约占太阳光总量的３％；可见光波长在
０．４—０．７ ｍ之间，约占太阳光总量的４８％；红外光
波长在０．７～２．１ 之间，约占太阳光总量的 ４９％。投射到地球表面上的太阳光，其能量的９８％
是由波长在０．３～２．５ ｍ范围内的光线提供的。对
普通玻璃而言，透射率最高的光线波段就在于此。
假设投射到玻璃上的光辐射能量以１来计，透
过玻璃的那部分能量以ｔ。表示，反射部分能量以ｒ‘
表示，被玻璃吸收的部分以ａ．表示，则有下式：
ｔ．＋ｒ日＋ａ．＝１ 玻璃的透射率ｔ‘、反射率ｒ 和吸收率ａ．取决于
玻璃的种类、厚度以及投射光线的角度。对于不同
波长的光线，玻璃的上述３个数值也就不同，也就是
第46卷第2期2009年3月真空VACUUMVol.46,No.2Mar.2009
收稿日期：2008-09-03作者简介：余东海（1978-），男，广东省广州市人，博士生联系人：王成勇，教授。*基金项目：国家自然科学基金（50775045）；东莞市科技计划项目（20071109）。磁控溅射镀膜技术的发展
余东海，王成勇，成晓玲，宋月贤（广东工业大学机电学院，广东广州510006）摘要：磁控溅射由于其显著的优点应用日趋广泛，成为工业镀膜生产中最主要的技术之一，相应的溅射技术与也取得了进一步的发展。非平衡磁控溅射改善了沉积室内等离子体的分布，提高了膜层质量；中频和脉冲磁控溅射可有效避免反应溅射时的迟滞现象，消除靶中毒和打弧问题，提高制备化合物薄膜的稳定性和沉积速率；改进的磁控溅射靶的设计可获得较高的靶材利用率；高速溅射和自溅射为溅射镀膜技术开辟了新的应用领域。关键词：镀膜技术；磁控溅射；磁控溅射靶中图分类号：TB43文献标识码：A文章编号：1002-0322（2009）02-0019-07Recentdevelopmentofmagnetronsputteringprocesses
YUDong-hai,WANGCheng-yong,CHENGXiao-ling,SONGYue-xian(GuangdongUniversilyofTechnology,Guangzhou510006,China)
Abstract:Magnetronsputteringprocesseshavebeenwidelyappleedtothinfilmdepositionnowadaysinvariousindustrialfieldsduetoitsoutstandingadvantages,andthetechnologyitselfisprogressingfurther.Theunbalancedmagnetronsputteringprocesscanimprovetheplasmadistributionindepositionchambertomakefilmqualitybetter.Themedium-frequencyandpulsedmagnetronsputteringprocesescanefficientlyavoidthehysteresisduringreactivesputteringtoeliminatetargetpoisoningandarcing,thusimprovingthestabilityanddepositingrateinpreparingthincompoundfilms.Higherutilizationoftargetcanbeobtainedbyimprovedtargetdesign,andthehigh-speedsputteringandself-sputteringprovideanewfieldofapplicationsinmagnetronsputteringcoatingprocesses.Keywords:coatingtechnology;magnetronsputtering;magnetronsputteringtarget
