磁控濺射是一種先進(jìn)的物理鍍膜技術(shù),它利用磁場(chǎng)來(lái)控制電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,從而提高電子的電離概率和利用電子能量。這種技術(shù)使得靶材的濺射更有效地利用正離子對(duì)靶材的轟擊,同時(shí)由于受到正交電磁場(chǎng)束縛的電子只能在能量耗盡時(shí)才能落到基片上,因此磁控濺射具有“高速”“低溫”兩大特點(diǎn)。與直流二極濺射相比,磁控濺射只增加了正交電磁場(chǎng)對(duì)電子的束縛效應(yīng)。而正交電磁場(chǎng)的建立、靶面磁場(chǎng)B值的大小及其分布,特別是平行于靶表面的磁場(chǎng)分量B,是磁控濺射中一個(gè)非常重要的參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,這些參數(shù)需要根據(jù)具體的設(shè)備和工藝需求進(jìn)行精確控制和調(diào)整,以保證鍍膜的質(zhì)量和效果。

    由于束縛效應(yīng)的作用,磁控濺射的放電電壓和氣壓都遠(yuǎn)低于直流二級(jí)濺射。當(dāng)具有一定能量的離子入射到靶材表面時(shí),入射離子與靶材中的原子和電子相互作用,可以引起靶材表面的粒子發(fā)射,包括濺射原子或分子、二次電子發(fā)射、正負(fù)離子發(fā)射、吸附雜質(zhì)解吸和分解、光子輻射等,并在靶材表面產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)效應(yīng),包括表面加熱、表面清洗、表面刻蝕、表面物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)或分解等。此外,一部分人射離子進(jìn)入靶材的表面層,成為注入離子,在表面層中產(chǎn)生一系列的現(xiàn)象,包括級(jí)聯(lián)碰撞、晶格損傷及晶態(tài)與無(wú)定型態(tài)的相互轉(zhuǎn)化、亞穩(wěn)態(tài)的形成和退火、由表面物質(zhì)傳輸而引起的表面形貌變化、組分及組織結(jié)構(gòu)變化等。

    濺射鍍膜技術(shù)注重靶材原子被濺射的速率,即通過(guò)高速運(yùn)動(dòng)的離子轟擊靶材表面,使靶材原子被濺射出來(lái)并沉積到基片表面形成薄膜。這種技術(shù)常用于制備金屬、合金、陶瓷和半導(dǎo)體等薄膜材料,具有沉積速率高、附著力強(qiáng)、表面平整度高等優(yōu)點(diǎn)。

    離子鍍技術(shù)則著重利用荷能離子轟擊基片表層和薄膜生長(zhǎng)面中的混合作用,以提高薄膜附著力和膜層質(zhì)量。離子鍍技術(shù)可用于制備各種薄膜材料,如金屬、合金、陶瓷、半導(dǎo)體和化合物等,具有附著力強(qiáng)、表面平整度高、膜層質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

    離子注人技術(shù)則利用注入元素的摻雜、強(qiáng)化作用,以及輻照損傷引起的材料表面的組織結(jié)構(gòu)與性能的變化。這種技術(shù)常用于材料改性、表面強(qiáng)化、器件制造等領(lǐng)域,具有摻雜濃度高、分布均勻、注入元素種類多等優(yōu)點(diǎn)。

    根據(jù)這些技術(shù)的作用不同側(cè)重點(diǎn)可將其應(yīng)用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域,如鍍膜、清洗、刻蝕和輔助沉積等。濺射鍍膜可以用于制備各種功能薄膜,如光學(xué)薄膜、硬質(zhì)薄膜、導(dǎo)電薄膜等;離子鍍可以用于制備各種高附著力、高耐腐蝕性的涂層和裝飾性涂層等;離子注入可用于材料改性、表面強(qiáng)化和器件制造等領(lǐng)域。

——本文由磁控濺射鍍膜設(shè)備廠家振華真空發(fā)布