產(chǎn)品濺鍍工藝流程
產(chǎn)品濺鍍工藝流程
在真空環(huán)境下，通入適當(dāng)?shù)亩栊詺怏w作為媒介，靠惰性氣體加速撞擊靶材，使靶材表面原子被撞擊出來，并在表面形成鍍膜。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于產(chǎn)品濺鍍工藝流程，給大家作為參考，歡迎閱讀!
濺鍍過程
a，真空至10E-4mbar范圍
b，注入氬氣至10E-3 bar范圍
c，施以直流電壓
d，氬氣在電場中被離子化，產(chǎn)生氬離子及自由電子
e，因電場關(guān)系，氬離子向陰極(靶材)加速，自由電子向陽極加速
f，被加速的氬離子和自由離子撞向其他氬原子，因動能轉(zhuǎn)移，使更多的氬原子被離子化
g，大量氬離子撞擊靶材表面，氬離子的動能轉(zhuǎn)移至靶材原子，一部分轉(zhuǎn)化為靶材原子的動能，一部分轉(zhuǎn)化為熱，因此靶材必須用冷卻水冷卻
h，當(dāng)靶材原子獲得足夠的動能，就會脫離靶材表面并自由在濺鍍腔體內(nèi)移動，最后覆蓋于基板表面
i，靶材下的磁場會提高等離子體的一致性，改變?yōu)R鍍層的厚度均勻性
濺鍍的原理
濺鍍，通常指的是磁控濺鍍，屬于高速低溫濺鍍法.
該工藝要求真空度在1×10-3Torr左右，即1.3×10-3Pa的真空狀態(tài)充入惰性氣體氬氣(Ar)，并在塑膠基材(陽極)和金屬靶材(陰極)之間加上高壓直流電，由于輝光放電(glow discharge)產(chǎn)生的電子激發(fā)惰性氣體，產(chǎn)生等離子體，等離子體將金屬靶材的原子轟出，沉積在塑膠基材上.
原理
以幾十電子伏特或更高動能的荷電粒子轟擊材料表面，使其濺射出進(jìn)入氣相，可用來刻蝕和鍍膜。入射一個離子所濺射出的原子個數(shù)稱為濺射產(chǎn)額(Yield)產(chǎn)額越高濺射速度越快，以Cu,Au,Ag等最高，Ti,Mo,Ta,W等最低。一般在0.1-10原子/離子。離子可以直流輝光放電(glow discharge)產(chǎn)生，在10-1—10 Pa真空度，在兩極間加高壓產(chǎn)生放電，正離子會轟擊負(fù)電之靶材而濺射也靶材，而鍍至被鍍物上。
正常輝光放電(glow discharge)的電流密度與陰極物質(zhì)與形狀、氣體種類壓力等有關(guān)。濺鍍時應(yīng)盡可能維持其穩(wěn)定。任何材料皆可濺射鍍膜，即使高熔點材料也容易濺鍍，但對非導(dǎo)體靶材須以射頻(RF)或脈沖(pulse)濺射;且因?qū)щ娦暂^差，濺鍍功率及速度較低。金屬濺鍍功率可達(dá)10W/cm2，非金屬<5W/cm2
二極濺鍍射：靶材為陰極，被鍍工件及工件架為陽極，氣體(氬氣Ar)壓力約幾Pa或更高方可得較高鍍率。
磁控濺射：在陰極靶表面形成一正交電磁場，在此區(qū)電子密度高，進(jìn)而提高離子密度，使得濺鍍率提高(一個數(shù)量級)，濺射速度可達(dá)0.1—1 um/min膜層附著力較蒸鍍佳，是目前最實用的鍍膜技術(shù)之一。
其它有偏壓濺射、反應(yīng)濺射、離子束濺射等鍍膜技術(shù)
濺鍍機設(shè)備與工藝(磁控濺鍍)
濺鍍機由真空室，排氣系統(tǒng)，濺射源和控制系統(tǒng)組成。濺射源又分為電源和濺射槍(sputter gun) 磁控濺射槍分為平面型和圓柱型，其中平面型分為矩型和圓型，靶材料利用率30- 40%，圓柱型靶材料利用率>50% 濺射電源分為：直流(DC)、射頻(RF)、脈沖(pulse)， 直流：800-1000V(Max)導(dǎo)體用，須可災(zāi)弧。
射頻：13.56MHZ，非導(dǎo)體用。脈沖：泛用，最新發(fā)展出 濺鍍時須控制參數(shù)有濺射電流，電壓或功率，以及濺鍍壓力(5×10-1—1.0Pa)，若各參數(shù)皆穩(wěn)定，膜厚可以鍍膜時間估計出來。
靶材的選擇與處理十分重要，純度要佳，質(zhì)地均勻，沒有氣泡、缺陷，表面應(yīng)平整光潔。對于直接冷卻靶，須注意其在濺射后靶材變薄，有可能破裂特別是非金屬靶。一般靶材最薄處不可小于原靶厚之一半或5mm。
磁控濺鍍操作方式和一般蒸鍍相似，先將真空抽至1×10-2Pa，再通入氬氣(Ar)離子轟擊靶材，在5×10-1—1.0Pa的壓力下進(jìn)行濺鍍其間須注意電流、電壓及壓力。開始時濺鍍?nèi)粲写蚧?，可緩慢調(diào)升電壓，待穩(wěn)定放電后再關(guān)shutter. 在這個過程中，離子化的惰性氣體(Ar)清洗和暴露該塑膠基材表面上數(shù)個毛細(xì)微空，并通過該電子與自塑膠基材表面被清潔而產(chǎn)生一自由基，并維持真空狀態(tài)下施以濺鍍形成表面締結(jié)構(gòu)，使表面締結(jié)構(gòu)與自由基產(chǎn)生填補和高附著性的化學(xué)性和物理性的結(jié)合狀態(tài)，以在表面外穩(wěn)固地形成薄膜. 其中，薄膜是先通過把表面締造物大致地填滿該塑膠毛細(xì)微孔后并作鏈接而形成.
濺鍍與常用的蒸發(fā)鍍相比，濺鍍具有電鍍層與基材的結(jié)合力強-附著力比蒸發(fā)鍍高過10倍以上，電鍍層致密，均勻等優(yōu)點.真空蒸鍍需要使金屬或金屬氧化物蒸發(fā)汽化，而加熱的溫度不能太高，否則，金屬氣體沉積在塑膠基材放熱而燒壞塑膠基材.濺射粒子幾不受重力影響，靶材與基板位置可自由安排，薄膜形成初期成核密度高，可生產(chǎn)10nm以下的極薄連續(xù)膜，靶材的壽命長，可長時間自動化連續(xù)生產(chǎn)。靶材可制作成各種形狀，配合機臺的特殊設(shè)計做更好的控制及最有效率的生產(chǎn) 濺鍍利用高壓電場做發(fā)生等離子鍍膜物質(zhì)，使用幾乎所有高熔點金屬，合金和金屬氧化物，如：鉻，鉬，鎢，鈦，銀，金等.而且，它是一個強制沉積的過程，采用這種工藝獲得的電鍍層與塑膠基材附著力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真空蒸鍍法.但，加工成本相對較高.真空濺鍍是通過離子碰撞而獲得薄膜的一種工藝，主要分為兩類，陰極濺鍍(Cathode sputtering)和射頻濺鍍(RF sputtering)。陰極濺鍍一般用于濺鍍導(dǎo)體，射頻濺鍍一般用于濺鍍非導(dǎo)體實行陰極濺鍍所需環(huán)境：a，高真空以減少氧化物的產(chǎn)生b，惰性工藝氣體，通常為氬器氣c，電場d，磁場e，冷卻水用以帶走濺鍍時產(chǎn)生的高熱。
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