磁控溅射真空镀膜机有很多部件组成,每个部件都有自己的独到的用处,缺一不可。磁控溅射真空镀膜机分别由真空系统、传统系统、加热系统、冷却系统、工艺布气系统、磁控溅射系统。下面小编为大家大概介绍一下磁控溅射真空镀膜机几个小部件用处,希望能帮助到大家:
真空系统:真空系统设备集中于真空室区域,由抽气设备(机械泵、罗茨泵、分子泵),检测设备(电阻规、电离规、薄膜规),安全阀(腔体门阀、分子泵挡板阀、旋片泵罗茨泵间自吸阀、管道阀和破空阀);通过旋片泵>罗茨泵>分子泵接力抽气,将腔室内压力由大气变为真空,并在生产过程中保持适合生产的真空环境。
旋片真空泵的工作原理,旋片泵要由定子、转子、旋片、定盖、弹簧等零件组成。其结构是利用装在钉子腔内偏心转子(转子的外圆与定子的内表面相切两者之间的间隙非常小)和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片,当转子旋片时,始终沿定子的内壁滑动。
在热偶真空规中,在作为热丝的Pt丝中通过恒定强度的电流,在达到热平衡以后,电流提供的加热功率与通过空间热辐射,金属热传导以及气体分子热传导而损失的功率相等,因而热丝的温度将随着真空度的不同而呈现有规律的变化。皮拉尼规有称为热阻式真空规,其工作原理与热偶真空规相似,皮拉尼以电桥的方式,通过测量热丝的电阻随温度的变化来实现对真空度的测量。经常与热偶真空规结合使用的高真空规称为电离真空规,它是在高真空范围内最常使用的测量工具。
真空薄膜式真空规是一种依靠金属薄膜在气体压力差作用下产生机械位移,从而可用于气体绝对压力测量,测量结果与气体种类无关的真空规。
薄膜真空规有两个被隔离的真空腔,当一个真空腔内的压力为已知,另一个真空腔的压力为未知的情况下,薄膜的移位量将与两个腔内的压力差成正比,为了提高测量的准确度,薄膜位移是靠测量薄膜与另一个金属电极间的电容的变化来实现的。在很大的量程范围内,薄膜真空规都具有很好的线性度,其探测下限约为10-3pa,这相当于探测到的薄膜位移只有一个原子尺度大小。
磁控溅射真空镀膜机传动系统:传统系统共24台驱动电机,上下片平台各4台,工艺区11台,回传区5台传动电机,除上下片平台各有2台电机可实现双向传动外,其余电极钧为单向传动。
溅射镀膜为什么会出现靶中毒现象:
众所周知磁控溅射真空镀膜设备用的是磁控溅射靶材,那么磁控溅射靶材在镀膜溅射的时候会出生靶中毒现象,出现靶中毒现状,是大家都非常头疼的事情,既浪费了靶材,同时也耽误了生产时间,是非常让人头疼的事情。
一般情况下,金属化合物的二次电子发射系数比金属的高,靶中毒后,靶材表面都是金属化合物,在受到离子轰击之后,释放的二次电子数量增加,提高了空间的导通能力,降低了等离子体阻抗,导致溅射电压降低。从而降低了溅射速率。一般情况下磁控溅射的溅射电压在400V-600V之间,当发生靶中毒时,溅射电压会显著降低。
金属靶材与化合物靶材本来溅射速率就不一样,一般情况下金属的溅射系数要比化合物的溅射系数高,所以靶中毒后溅射速率低。
反应溅射气体的溅射效率本来就比惰性气体的溅射效率低,所以反应气体比例增加后,综合溅射速率降低。
影响磁控溅射真空镀膜设备靶中毒的因素主要是反应气体和溅射气体的比例,反应气体过量就会导致靶中毒。反应溅射工艺进行过程中靶表面溅射沟道区域内出现被反应生成物覆盖或反应生成物被剥离而重新暴露金属表面此消彼长的过程。如果化合物的生成速率大于化合物被剥离的速率,化合物覆盖面积增加。在一定功率的情况下,参与化合物生成的反应气体量增加,化合物生成率增加。如果反应气体量增加过度,化合物覆盖面积增加,如果不能及时调整反应气体流量,化合物覆盖面积增加的速率得不到抑制,溅射沟道将进一步被化合物覆盖,当溅射靶被化合物全部覆盖的时候,靶完全中毒。
靶中毒的产生机制
1、化学反应
当反应气体(如氧气、氮气等)与靶材表面原子发生化学反应时,生成的化合物在靶材表面形成一层绝缘或半绝缘层。这层化合物阻碍了电子的传输和溅射过程,导致溅射速率下降。
2、二次电子发射减少
绝缘或半绝缘的化合物层会减少二次电子的发射,从而降低了等离子体的密度和能量,进一步影响溅射过程。
3、正离子轰击减弱
化合物层对正离子的轰击具有一定的阻挡作用,减少了靶材表面原子的溅射。
影响靶中毒的因素
1、气体种类和流量
不同的反应气体以及其流量大小对靶中毒的影响程度不同。例如,氧气比氮气更容易导致靶中毒,且气体流量越大,中毒的可能性越高。
2、靶材种类
靶材的化学活性和稳定性决定了其对反应气体的敏感性。活泼金属靶材(如铝、钛等)更容易发生中毒现象。
3、溅射功率
较高的溅射功率会导致更多的热量产生,可能加速化学反应的进行,从而增加靶中毒的风险。
4、工作气压
工作气压的高低影响等离子体的密度和能量分布,进而影响靶中毒的发生。
5、基片温度
基片温度的升高可能促进反应气体与溅射原子在基片表面的反应,间接影响靶中毒。
靶中毒对薄膜质量的影响
1、成分不均匀
由于溅射速率的变化,薄膜中元素的比例可能偏离预期,导致成分不均匀。
2、结构缺陷
靶中毒引起的溅射不稳定可能导致薄膜出现结晶度差、孔隙率增加等结构缺陷。
3、性能下降
薄膜的电学、光学和机械性能可能因靶中毒而受到损害,如电阻率升高、透光率降低、硬度下降等。
靶中毒的预防和解决措施
(一)优化工艺参数
1. 合理选择气体种类和流量,根据靶材和薄膜的要求,精确控制反应气体的比例。
2. 调整溅射功率和工作气压,找到最佳的工艺条件,减少靶中毒的发生。
(二)靶材预处理
对靶材进行表面处理,如清洗、抛光等,去除表面的氧化物和杂质,降低化学反应的可能性。
(三)引入辅助手段
1. 采用射频偏压辅助,增强对靶材表面的离子轰击,去除化合物层。
2. 采用脉冲磁控溅射技术,通过控制脉冲参数,减少靶中毒的影响。
(四)定期维护和更换靶材
定期检查靶材的表面状态,及时清理或更换表面严重中毒的靶材,保证溅射过程的稳定性。