磁控濺射設(shè)備是一種多功能、率的鍍膜設(shè)備??梢栽谔沾?、玻璃、石英、硅片等基底材料上濺鍍金屬、非金屬、氧化物、介質(zhì)等材料的薄膜,如:Au、Al、NiCr、TiW、Si、Al2O3、Si3N4、ZnO、ITO等。濺鍍膜層均勻、致密、附著力強,可應(yīng)用到新型電子材料制備及光學(xué)、太陽能、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。
磁控濺射設(shè)備參數(shù)
艙體尺寸:1200×1500、1400×1950、1600×1950、1800×1950
電源類型:直流磁控電源、中頻磁控電源、高壓離子轟擊電源
圓柱靶:直流磁控靶、中頻孿生靶、平面靶
艙體結(jié)構(gòu):立式開門
真空系統(tǒng):滑閥泵 羅茨泵 擴散泵 維持泵(可選裝:分子泵、深冷泵)
氣路系統(tǒng):1-4路MFC
限真空:6×10-4pa(空載)
抽氣時間:空載大氣抽至5×10-3pa小于13分鐘
旋轉(zhuǎn)方式:6軸、8軸、9軸公自轉(zhuǎn),變頻無級調(diào)速
控制方式:全自動、觸摸屏 PLC
在磁控濺射鍍膜過程中,薄膜沉積速率由哪些因素決定
沉積速率是指從靶材上濺射出來的材料,在單位時間內(nèi)沉積到基片上的膜層厚度,該速率與濺射率成正比。有下列關(guān)系式:
qt=CIh
式中:
qt—表示沉積速率;
C—表征濺射裝置特性的常數(shù);
I—表示離子流;
h—表示濺射速率。
由此式可見,當濺射裝置一定(即C為確定值,這個是濺射設(shè)備的固定參數(shù),在設(shè)計之初,一般由靶基距等關(guān)鍵參數(shù)決定),又選定了工作氣體后,提高沉積速率的辦法是提高離子流。
磁控濺射法成膜速率正比于靶功率。決定沉積速率的因素有:刻蝕區(qū)的功率密度,刻蝕區(qū)面積,靶—基距,靶材,氣體壓強,氣體成分等。上面列出的幾個參數(shù)大致上是按重要性排列的,但其中有些參數(shù)之間有相互影響,如壓強、功率密度及刻蝕區(qū)面積等。此外靶的熱學(xué)性能與機械特性等也是限制濺射速率的因素。
磁控濺射技術(shù)作為物相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)方法之一,可被用于制備金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等多種薄膜材料,具有設(shè)備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優(yōu)點。目前,實驗室擁有雙靶、四靶磁控濺射,包含直流、射頻、脈沖磁控激發(fā)電源以及考夫曼離子濺射清洗源,可沉積類金剛石(DLC)薄膜、氮化物、碳化物硬質(zhì)薄膜以及氧化物半導(dǎo)體薄膜材料等,具有高沉積效率。
磁控濺射鍍膜機的工作原理
磁控濺射原理:電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出大量的氬離子和電子,電子飛向基片。氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材,濺射出大量的靶材原子,呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場洛侖磁力的影響,被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi),該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高,二次電子在磁場的作用下圍繞靶面作圓周運動,該電子的運動路徑很長,在運動過程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材,經(jīng)過多次碰撞后電子的能量逐漸降低,擺脫磁力線的束縛,遠離靶材,終沉積在基片上。磁控濺射就是以磁場束縛和延長電子的運動路徑,改變電子的運動方向,提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。電子的歸宿不僅僅是基片,真空室內(nèi)壁及靶源陽也是電子歸宿。但一般基片與真空室及陽在同一電勢。磁場與電場的交互作用使單個電子軌跡呈三維螺旋狀,而不是僅僅在靶面圓周運動。至于靶面圓周型的濺射輪廓,那是靶源磁場磁力線呈圓周形狀形狀。磁力線分布方向不同會對成膜有很大關(guān)系。在E X B shift機理下工作的不光磁控濺射,多弧鍍靶源,離子源,等離子源等次原理下工作。所不同的是電場方向,電壓電流大小而已。
磁控濺射的基本原理是利用 Ar一02混合氣體中的等離子體在電場和交變磁場的作用下,被加速的高能粒子轟擊靶材表面,能量交換后,靶材表面的原子脫離原晶格而逸出,轉(zhuǎn)移到基體表面而成膜。
磁控濺射的特點是成膜速率高,基片溫度低,膜的粘附性好,可實現(xiàn)大面積鍍膜。該技術(shù)可以分為直流磁控濺射法和射頻磁控濺射法。
磁控濺射鍍膜機特點:
設(shè)備特點:系統(tǒng)為多室臥式結(jié)構(gòu)的真空磁控濺射鍍膜裝置,主要用來在基片上設(shè)備能夠沉積金屬膜、氧化物、氮化物膜層或者氮氧化物薄膜。系統(tǒng)設(shè)計成6個腔體,腔體左側(cè)中采用矩形熱輻射加熱器處理加熱樣品表面,腔室中可放置4個矩形磁控靶,采用磁控靶在上,基片在下,向下濺射成膜方式。
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