磁控濺射鍍膜技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用分析

梁瑞記

[摘 要]本文綜合分析了當(dāng)前磁控濺射的鍍膜技術(shù)發(fā)展情況，并對該項(xiàng)鍍膜技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用，進(jìn)行了有效性地研究，以能夠全面了解與掌握磁控濺射的鍍膜技術(shù)，將磁控濺射的鍍膜技術(shù)各項(xiàng)功能優(yōu)勢充分應(yīng)用在相應(yīng)的行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，為廣大鍍膜玻璃生產(chǎn)加工企業(yè)高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高效率地生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)地技術(shù)保證，促進(jìn)鍍膜玻璃生產(chǎn)加工企業(yè)邁向全新的發(fā)展征程，實(shí)現(xiàn)突破性發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]磁控濺射;鍍膜;技術(shù);發(fā)展;應(yīng)用;分析;

前言：

磁控濺射，它屬于一種物理的氣相沉積技術(shù)，通常指處于特定真空環(huán)境之下所在輝光放電兩級相互間引入的磁場，子會受到電廠束縛及加速作用后，靶材的表面受到氬離子的撞擊，讓靶原子逐漸飛到基板沉積成薄膜。該種鍍膜技術(shù)，為一種低溫、高速鍍膜技術(shù)，它主要的應(yīng)用優(yōu)勢在于：可實(shí)現(xiàn)多層的鍍膜;磁控濺射膜層牢固、均勻，且種類較多。通過靶材的更換，還能夠獲取不同鍍膜玻璃產(chǎn)品，如熱反射類玻璃、低輻射類玻璃、導(dǎo)電類玻璃等。在一定程度上，通過磁控濺射的鍍膜技術(shù)有效性應(yīng)用，對于工業(yè)化的發(fā)展有著極大的促進(jìn)作用。故為了能夠進(jìn)一步提高磁控濺射的鍍膜技術(shù)水準(zhǔn)，就需鍍膜玻璃生產(chǎn)加工企業(yè)愈加重視該項(xiàng)鍍膜技術(shù)，對磁控濺射的鍍膜技術(shù)實(shí)際發(fā)展情況與應(yīng)用實(shí)踐，開展系統(tǒng)化地研究工作，以能夠不斷提高磁控濺射的鍍膜技術(shù)水準(zhǔn)。

1發(fā)展概況分析

1.1平衡式及非平衡式的磁控濺射

平衡式的磁控濺射，將較高外環(huán)強(qiáng)度性永磁體及芯部放置于靶材的背后，通過該磁場的有效利用來控制二次電子，讓靶材表面能夠沿著相應(yīng)磁力線做出相應(yīng)活動，將入射電子濃度有效提升，并將濺射所需的電壓降低，大大提升膜層沉積的速率。但是對濺射的鍍膜工件實(shí)際尺寸會起到一定的限制作用，平衡式的磁控濺射會被撞擊而飛出該靶原子取得較低的能量及膜層的質(zhì)量;非平衡式的磁控濺射，它主要通過設(shè)計(jì)磁場，把靶面等離子體有效延伸至靶材的面前300mm之內(nèi)，該等離子體會保持著適當(dāng)能量對基板進(jìn)行轟擊，對薄膜沉積起到輔助性作用，將膜層質(zhì)量提高。非平衡式的磁控濺射主要應(yīng)用的結(jié)構(gòu)為芯部的磁場強(qiáng)度性<外環(huán)的磁場強(qiáng)度性，該磁力線處于不完全地閉合性回路狀態(tài)，部分外環(huán)的磁力線逐漸引入基板的表面位置，導(dǎo)致等離子體實(shí)際能量到該基板的表面位置，不會在靶材表面限制，工作區(qū)域內(nèi)離子的實(shí)際濃度增加，可生產(chǎn)加工出具有較強(qiáng)結(jié)合力、均勻性及致密性的膜層。獨(dú)立非平衡式的磁控靶，通常會在極具復(fù)雜性的基板之上很難沉積均勻性良好的薄膜，電子緩慢向著該基板實(shí)施移動動作期間，伴隨磁場實(shí)際強(qiáng)度性逐漸消退，部分電子會吸附至真空的室壁之上，以至于離子與電子濃度逐漸降低。那么，為了能夠從根本上防止此類情況出現(xiàn)，多靶的非平衡式磁控濺射總系統(tǒng)，需依據(jù)該磁場實(shí)際分布情況，將其分成相鄰磁極的相反閉合性磁場之下非平衡式磁控濺射、相鄰磁極景象磁場相同的非平衡式磁控濺射。經(jīng)過實(shí)踐操作研究發(fā)現(xiàn)，多靶非平衡式磁控濺射總系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可制備出沉積速率最快、質(zhì)量最高的膜層。如圖1所示，為多靶非平衡式磁控濺射總系統(tǒng)架構(gòu)。

1.2反應(yīng)式磁控濺射

它通常指已被濺射靶原子，其與相應(yīng)反應(yīng)的氣體之間產(chǎn)生一定化學(xué)反應(yīng)，并在基板當(dāng)中形成一種化合物的薄膜，可沉積各種化合物質(zhì)，如氟化物、氧化物、碳化物等。它的應(yīng)用優(yōu)勢在于可通過質(zhì)量的流量計(jì)及監(jiān)控設(shè)備等，快速地沉積化合物的薄膜。在鍍膜玻璃的生產(chǎn)中，就采用了反應(yīng)式磁控濺射生成所需的化合物，如制備氧化鋅錫薄膜層，則需在靶位中安裝鋅錫合金靶材，通過合理配置工藝氣氛，一般氬氣與氧氣從不同管道充入，氬氣與氧氣比例可優(yōu)化為500SCCM：1000SCCM，通過實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，可穩(wěn)定制備出高質(zhì)量的氧化鋅錫薄膜層，通過靶材功率控制與鍍膜玻璃的走速控制，可達(dá)到精準(zhǔn)的膜層厚度控制。

1.3脈沖式磁控濺射

脈沖式磁控濺射，它的電源是脈沖方波的電壓，并不是傳統(tǒng)直流的電源。若靶材是絕緣性材料，則可以應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)來進(jìn)行鍍膜玻璃生產(chǎn)加工。脈沖通常分成單向與雙向的脈沖。該雙向的脈沖，是一個周期之內(nèi)存在正負(fù)級電壓。負(fù)極電壓，該電源運(yùn)行于靶材濺射，而正級電期間會引入到電子的中和靶面，將正電荷累積，所制備的鍍膜玻璃表面干凈。在該靶材之上脈沖的電壓通常類似磁控濺射，該脈沖的磁控濺射一般是應(yīng)用方波的脈沖波形，位于20-200kHz中頻段，能夠?qū)惓５幕」夥烹娗闆r消除，將靶材放電時間控制在合理范圍之內(nèi)，確保該靶材不會出現(xiàn)中毒或電弧放電情況。

在鍍膜玻璃實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，我們會用到AZO陶瓷靶材，由于其致密度高所以具有較強(qiáng)的抗氧化性，在鍍膜玻璃生產(chǎn)是具有創(chuàng)新性的應(yīng)用。但由于其導(dǎo)電性不良，使用過程容易打火放電，解決方法就是使用脈沖電源，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，脈沖電源可使AZO靶濺射狀態(tài)穩(wěn)定，有效抑制打弧放電的情況，使膜層鍍膜更加穩(wěn)定。

2.實(shí)踐應(yīng)用研究

磁控濺射，它是當(dāng)前薄膜沉積最為先進(jìn)的一項(xiàng)技術(shù)。磁控濺射的鍍膜技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展，對于鍍膜玻璃相關(guān)生產(chǎn)加工企業(yè)來說可起到至關(guān)重要的促進(jìn)作用。微電子行業(yè)當(dāng)中，磁控濺射的鍍膜技術(shù)可為最熱門的鍍膜技術(shù)，可在化學(xué)的氣相沉積及金屬性有機(jī)化學(xué)的氣相沉積、不適用材料的薄膜沉積等中應(yīng)用，進(jìn)而，得到較大面積的、均勻性良好的一種薄膜。包含著Ti、Au、Al等一些基金屬電極類薄膜，應(yīng)用在擴(kuò)散性墊壘層及柵絕緣層的AlN、TiO、TiN等這些介質(zhì)類薄膜的沉積。

一直以來，光學(xué)的薄膜均采用反應(yīng)式磁控濺射該項(xiàng)技術(shù)，中頻的閉合場當(dāng)中非平衡式磁控濺射的技術(shù)，其在光學(xué)類薄膜、透明導(dǎo)電類玻璃、低輻射類玻璃等均實(shí)現(xiàn)了廣泛性地應(yīng)用。尤其是在透明導(dǎo)電類玻璃當(dāng)中，主要應(yīng)用在平板的顯示期間、射頻及微波屏蔽性裝置、太陽能的電池、傳感器及其它器件等。透明導(dǎo)電類玻璃，其在柔性的襯底與玻璃的基片當(dāng)中，濺射制備SiO2的薄膜及滲入InSn、ZnO等氧化物的薄膜。在現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)加工行業(yè)當(dāng)中，表面的超硬膜、功能膜、自潤滑的薄膜、低輻射功能膜等各項(xiàng)薄膜表面的沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有效性應(yīng)用，將鍍膜表面抗高溫性化學(xué)的穩(wěn)定性、耐磨性、復(fù)合韌性、硬度均有效提升。除此之外，磁控濺射的鍍膜技術(shù)還在太陽能的電池、高溫的超導(dǎo)薄膜、記憶合金類薄膜、薄膜發(fā)光類材料、鐵電體的薄膜當(dāng)中均實(shí)現(xiàn)了可靠性的利用，應(yīng)用效果較為理想化。

3.結(jié)語

綜上所述，為了能夠進(jìn)一步提高磁控濺射的鍍膜技術(shù)專業(yè)水平，就需相關(guān)技術(shù)人員及研究人員，能夠積極投身于該項(xiàng)鍍膜技術(shù)的實(shí)踐探索當(dāng)中，以積累更多的技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分地掌握磁控濺射的鍍膜技術(shù)，將該項(xiàng)技術(shù)各項(xiàng)應(yīng)用優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，使磁控濺射鍍膜技術(shù)能夠在更多的行業(yè)中得到應(yīng)用。特別是在低輻射鍍膜玻璃的生產(chǎn)應(yīng)用中，磁控濺射鍍膜技術(shù)能夠有效提高低輻射鍍膜玻璃產(chǎn)品的生產(chǎn)加工效率及質(zhì)量，進(jìn)而使鍍膜玻璃產(chǎn)品節(jié)能特性更加優(yōu)異，促進(jìn)鍍膜玻璃相關(guān)生產(chǎn)加工企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，大力助推國家建筑節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

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