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真空電鍍--磁控濺射鍍膜技術(shù)

一、磁控濺射鍍膜－濺射原理：

1.使chamber達(dá)到真空條件，一般控制在(2~5)E-5torr

2.chamber內(nèi)通入Ar（氬氣），并啟動(dòng)DC power

3.Ar發(fā)生電離：Ar ? Ar+ ＋ e-

4.在電場(chǎng)作用下，electrons（電子）會(huì)加速飛向anode（陽(yáng)極）

5.在電場(chǎng)作用下，Ar+會(huì)加速飛向陰極的target（靶材），target粒子及二次電子被擊出，前者到達(dá)substrate（基片）表面進(jìn)行薄膜成長(zhǎng)，后者被加速至陰極途中促成更多的電離。

6.垂直方向分布的磁力線將電子約束在靶材表面附近，延長(zhǎng)其在等離子體中的運(yùn)動(dòng)軌跡，提高它參與氣體分子碰撞和電離過(guò)程的幾率的作用。

二、相對(duì)蒸發(fā)鍍，磁控濺射有如下的特點(diǎn)：

1．膜厚可控性和重復(fù)性好

2.薄膜與基片的附著力強(qiáng)

3.可以制備絕大多數(shù)材料的薄膜，包括合金，化合物等

4.膜層純度高，致密

5.沉積速率低，設(shè)備也更復(fù)雜

三、磁控濺射鍍膜按照電源類型可分為：直流濺射、中頻濺射、射頻濺射。

四、反應(yīng)濺射：

1.在濺射鍍膜時(shí)，有意識(shí)地將某種反應(yīng)性氣體如氮?dú)?，氧氣等引入濺射室并達(dá)到一定分壓，即可以改變或者控制沉積特性，從而獲得不同于靶材的新物質(zhì)薄膜，2.如各種金屬氧化物、氮化物、碳化物及絕緣介質(zhì)等薄膜。

3.直流反應(yīng)濺射存在靶中毒，陽(yáng)極消失問(wèn)題，上個(gè)世紀(jì)80年代出現(xiàn)的直流脈沖或中頻孿生濺射，使反應(yīng)濺射可以大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。

4.反應(yīng)磁控濺射所用的靶材料（單位素靶或多元素靶）和反應(yīng)氣體（氧、氮、碳?xì)浠衔锏龋┩ǔ：苋菀撰@得很高的純度，因而有利于制備高純度的化合物薄膜。

5.反應(yīng)磁控濺射中調(diào)節(jié)沉積工藝參數(shù)，可以制備化學(xué)配比或非化學(xué)配比的化合物薄膜，從而達(dá)到通過(guò)調(diào)節(jié)薄膜的組成來(lái)調(diào)控薄膜特性的目的。

6.反應(yīng)磁控濺射沉積過(guò)程中基板溫度一般不會(huì)有很大的升高，而且成膜過(guò)程通常也并不要求對(duì)基板進(jìn)行很高溫度的加熱，因而對(duì)基板材料的限制較少。

7.反應(yīng)磁控濺射適合于制備大面積均勻薄膜，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)鍍膜的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

五、反應(yīng)濺射的應(yīng)用：

1.現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需要應(yīng)用到越來(lái)越多的化合物薄膜。

2.如光學(xué)工業(yè)中使用的TiO2、SiO2和TaO5等硬質(zhì)膜。

3．電子工業(yè)中使用的ITO透明導(dǎo)電膜，SiO2、Si2N4和Al2O3等鈍化膜、隔離膜、絕緣膜。

4.建筑玻璃上使用的ZNO、SnO2、TiO2、SiO2等介質(zhì)膜

六、真空系統(tǒng)的基本知識(shí)

真空的定義：壓力低于一個(gè)大氣壓的任何氣態(tài)空間，采用真空度來(lái)表示真空的高低。

真空單位換算：1大氣壓≈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 鍍有透明導(dǎo)電氧化物的玻璃

TCO材料：

SnO2:F(FTO fluorine doped tin oxide氟摻雜氧化錫)

ZnO:Al(AZO aluminum doped zinc oxide鋁摻雜氧化鋅)

In2O3:Sn(ITO indium tin oxide 氧化銦錫)

七、TCO薄膜的制備工藝

1. 薄膜的性質(zhì)是由制備工藝決定的，改進(jìn)制備工藝的努力方向是使制成的薄膜電阻率低、透射率高且表面形貌好，薄膜生長(zhǎng)溫度低，與基板附著性好，能大面積均勻制膜且制膜成本低。

2.主要生產(chǎn)工藝：鍍膜過(guò)程中有氣壓、基片溫度、靶材功率、鍍膜速度；刻蝕過(guò)程中有HCl濃度、刻蝕速度、刻蝕溫度。