近年來,隨著新材料的開發,尤其是薄膜材料的發展和應用,帶動控濺射沉積技術的飛速發展,在科學研究領域和工業生產中有著不可替代的重要作用。本文主要介紹了控濺射沉積鍍膜技術的工藝過程及其發展情況,各種主要磁控濺射鍍膜儀的特點,并介紹磁控濺射技術在各個領域的主要應用。
濺射鍍膜過程主要是將欲沉積成薄膜的材料制成靶材,固定在濺射沉積系統的陰極上,待沉積薄膜的基片放在正對靶面的陽極上。濺射系統抽至高真空后充入氬氣等,在陰極和陽極之間加載高壓,陰陽極之間會產生低壓輝光放電。放電產生的等離子體中,氬氣正離子在電場作用下向陰極移動,與靶材表面碰撞,受碰撞而從靶材表面濺射出的靶材原子稱為濺射原子,濺射原子的能量一般在一至幾十電子伏范圍,濺射原子在基片表面沉積而后成膜。濺射鍍膜就是利用低氣壓輝光放電產生的氬氣正離子在電場作用下高速轟擊陰極靶材,把靶材中的原子或分子等粒子濺射出而沉積到基片或者工件表面,形成所需的薄膜層。但是濺射鍍膜過程中濺射出的粒子的能量很低,導致成膜速率不高。
磁控濺射技術是為了提高成膜速率在濺射鍍膜基礎上發展起來的,在靶材表面建立與電場正交的磁場,氬氣電離率從 0.3%一0.5%提高到了5%一6%,這樣就解決了濺射鍍膜沉積速率低的問題,是目前工業上精密鍍膜的主要方法之一。可制備成磁控濺射陰極靶材的原料很廣,兒乎所有金屬、合金以及陶瓷材料都可以制備成靶材。磁控濺射鍍膜在相互垂直的磁場和電場的雙重作用下,沉積速度快,膜層致密且與基片附著性好,非常適合于大批量且高效率的工業化生產。