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真空鍍膜設(shè)備鍍膜方法
發(fā)布時(shí)間:2014-03-05 瀏覽:  次

    鍍膜設(shè)備是指在真空中制備膜層,包括鍍制晶態(tài)的金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等單質(zhì)或化合物膜。雖然化學(xué)汽相沉積也采用減壓、低壓或等離子體等真空手段,但一般真空鍍膜設(shè)備是指用物理的方法沉積薄膜。真空鍍膜設(shè)備鍍膜方法有三種形式,即蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍。

 
    蒸發(fā)鍍膜:通過加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面,稱為蒸發(fā)鍍膜?,F(xiàn)代已成為常用鍍膜技術(shù)之一。


蒸發(fā)源有三種類型:
①電阻加熱源:用難熔金屬如鎢、鉭制成舟箔或絲狀,通以電流,加熱在它上方的或置于坩堝中的蒸發(fā)物質(zhì)。電阻加熱源主要用于蒸發(fā)Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料;
②高頻感應(yīng)加熱源:用高頻感應(yīng)電流加熱坩堝和蒸發(fā)物質(zhì);
③電子束加熱源:適用于蒸發(fā)溫度較高(不低于2000[618-1])的材料,即用電子束轟擊材料使其蒸發(fā)。

蒸發(fā)鍍膜與其他真空鍍膜設(shè)備方法相比,具有較高的沉積速率,可鍍制單質(zhì)和不易熱分解的化合物膜。


濺射鍍膜:用高能粒子轟擊固體表面時(shí)能使固體表面的粒子獲得能量并逸出表面,沉積在基片上。通常將欲沉積的材料制成板材──靶,固定在陰極上。基片置于正對靶面的陽極上,距靶幾厘米。系統(tǒng)抽至高真空后充入 10~1帕的氣體(通常為氬氣),在陰極和陽極間加幾千伏電壓,兩極間即產(chǎn)生輝光放電。放電產(chǎn)生的正離子在電場作用下飛向陰極,與靶表面原子碰撞,受碰撞從靶面逸出的靶原子稱為濺射原子,其能量在1至幾十電子伏范圍。濺射原子在基片表面沉積成膜。與蒸發(fā)鍍膜不同,濺射鍍膜不受膜材熔點(diǎn)的限制,可濺射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等難熔物質(zhì)。濺射化合物膜可用反應(yīng)濺射法,將反應(yīng)氣體 (O、N、HS、CH等)加入Ar氣中,反應(yīng)氣體及其離子與靶原子或?yàn)R射原子發(fā)生反應(yīng)生成化合物(如氧化物、氮化物等)而沉積在基片上。沉積絕緣膜可采用高頻濺射法?;b在接地的電極上,絕緣靶裝在對面的電極上。高頻電源一端接地,一端通過匹配網(wǎng)絡(luò)和隔直流電容接到裝有絕緣靶的電極上。接通高頻電源后,高頻電壓不斷改變極性。等離子體中的電子和正離子在電壓的正半周和負(fù)半周分別打到絕緣靶上。由于電子遷移率高于正離子,絕緣靶表面帶負(fù)電,在達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),靶處于負(fù)的偏置電位,從而使正離子對靶的濺射持續(xù)進(jìn)行。采用磁控濺射可使沉積速率比非磁控濺射提高近一個(gè)數(shù)量級(jí)。


離子鍍:蒸發(fā)物質(zhì)的分子被電子碰撞電離后以離子沉積在固體表面,稱為離子鍍。離子鍍是真空蒸發(fā)與陰極濺射技術(shù)的結(jié)合。將基片臺(tái)作為陰極,外殼作陽極,充入惰性氣體(如氬)以產(chǎn)生輝光放電。從蒸發(fā)源蒸發(fā)的分子通過等離子區(qū)時(shí)發(fā)生電離。正離子被基片臺(tái)負(fù)電壓加速打到基片表面。未電離的中性原子(約占蒸發(fā)料的95%)也沉積在基片或真空室壁表面。電場對離化的蒸氣分子的加速作用(離子能量約幾百~幾千電子伏)和氬離子對基片的濺射清洗作用,使膜層附著強(qiáng)度大大提高。離子鍍工藝綜合了蒸發(fā)(高沉積速率)與濺射(良好的膜層附著力)工藝的特點(diǎn),并有很好的繞射性,可為形狀復(fù)雜的工件鍍膜。

 

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