磁控濺射鍍膜是物理沉積技術(shù)的一種，利用陰極濺射原理進(jìn)行鍍膜，過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對(duì)帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率?？梢杂糜谥苽?/span>PVD涂層，具有設(shè)備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。下面，小編為大家分享一下磁控濺射鍍膜使用設(shè)備及其工藝流程吧。

　　一、磁控濺射鍍膜使用的設(shè)備

　　1、真空室

　　物料在真空狀態(tài)中進(jìn)行冶煉、蒸發(fā)等反應(yīng)過程的一個(gè)空間。內(nèi)壁由表面拋光的不銹鋼制成，是真空系統(tǒng)的一部分。真空室的設(shè)計(jì)綜合考慮各種影響設(shè)備正常運(yùn)行的因素，包括：合理的結(jié)構(gòu)；合適的內(nèi)部尺寸；殼體材料低放氣量；厚度滿足真空容器要求；冷卻措施以及真空密封等。

　　2、真空系統(tǒng)

　　是由真空泵、PLC程序控制系統(tǒng)、儲(chǔ)氣罐、真空管道、真空閥門、境外過濾總成等組成的成套真空系統(tǒng)，真空系統(tǒng)自啟動(dòng)后，全部運(yùn)行過程可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。啟動(dòng)系統(tǒng)，主真空泵組開始工作，直到真空罐內(nèi)真空度達(dá)到設(shè)定的上限值，真空泵自動(dòng)停止運(yùn)行，中央真空系統(tǒng)內(nèi)的真空由管路上的真空止回閥自動(dòng)截止而得到維持。如因工作需求真空罐內(nèi)真空度下降并低于設(shè)定的下限值時(shí)，備用真空泵組自動(dòng)啟動(dòng)。

　　3、磁控濺射源

　　磁控濺射源是設(shè)備的核心部件，配置的優(yōu)劣直接關(guān)系到薄膜的均勻性、致密性，功率效率和靶材利用率等指標(biāo)。濺射源由陰極靶、濺射電源組成。

　　4、加熱及溫控系統(tǒng)

　　采用紅外加熱方式，加熱功率2kW，溫度可達(dá)400℃。

　　5、進(jìn)氣系統(tǒng)

　　當(dāng)設(shè)備進(jìn)入本底真空后，進(jìn)氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)充氣，使真空室的氣壓達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。為保證工藝的穩(wěn)定性要求真空室真空度恒定、送氣量平穩(wěn)。

　　6、膜厚測量系統(tǒng)

　　涂層厚度的掌握對(duì)涂層的性能十分重要，本設(shè)備采用在線式石英晶體膜厚測量儀檢測涂層厚度。濺射探頭利用鍍金晶片作為厚度檢測傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可用于監(jiān)控金屬、半導(dǎo)體或介質(zhì)涂層的厚度。

　　7、殘余氣體分析系統(tǒng)

　　高真空狀態(tài)下利用質(zhì)譜儀實(shí)現(xiàn)對(duì)真空室內(nèi)氣體成分進(jìn)行分析，以了解環(huán)境中存在的殘余氣體分子監(jiān)視鍍膜本底環(huán)境。

　　8、工件轉(zhuǎn)架及擋屏

　　工件轉(zhuǎn)架用于安裝待鍍基片，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)靶材粒子入射角，調(diào)節(jié)良好的膜層均勻性及附著力。

　　擋屏由旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)，預(yù)濺射時(shí)，遮擋在陰極靶前，防止基片被污染。濺射時(shí)打開，使靶材材料到達(dá)基片。

　　9、水冷系統(tǒng)

　　設(shè)備中真空泵、濺射靶等部分在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生熱量采用水冷的方式對(duì)各個(gè)發(fā)熱部件進(jìn)行冷卻。

　　10、控制系統(tǒng)

　　以PLC作為系統(tǒng)控制核心，對(duì)設(shè)備進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控。PLC與嵌入式工控機(jī)連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。

　　二、磁控濺射鍍膜的工藝流程

　　1、基體清洗

　　涂層基片的清洗方法主要根據(jù)PVD涂層生長方法和涂層使用目的選定。清洗的主要目的是去除表面污物和化學(xué)污物，還應(yīng)考慮表面的粗化。

　　2、抽本底真空

　　本底真空一般應(yīng)控制在2×10-4Pa以上，以盡量減少真空腔體內(nèi)的殘余氣體，保證涂層的純潔度。殘余氣體由質(zhì)譜儀監(jiān)測。

　　3、加熱

　　加熱的作用包括：基片表面除氣取水，提高膜基結(jié)合力，消除涂層應(yīng)力，提高膜層粒子的聚集度。一般選擇在150~200℃之間。

　　4、輔助氣體分壓

　　磁控濺射建立滿足輝光放電的氣壓條件，一般選擇0.01~1 Pa范圍內(nèi)，射頻濺射相對(duì)于直流濺射更容易起輝，壓力更低。

　　5、預(yù)濺射

　　對(duì)于靶材材料易氧化，在表面形成一層氧化膜，預(yù)濺射是通過離子轟擊的方法去除靶材氧化膜，以及其他非靶材物質(zhì)。轟擊出來的粒子附著在遮擋屏上通過定時(shí)清洗清除出真空室。

　　6、濺射

　　濺射建立在等離子體的條件下，氬氣電離后形成的正離子高速轟擊靶材表面，使靶材粒子濺射出來到達(dá)基片表面形成涂層。

　　7、退火

　　靶材材料與基片材料的熱膨脹系數(shù)的差異，會(huì)影響薄膜與基片的結(jié)合力。適當(dāng)應(yīng)用退火工藝，可以有效提高結(jié)合力。退火溫度選擇在400℃以下，一般高于基片加熱溫度。

　　關(guān)于磁控濺射鍍膜使用設(shè)備及其工藝流程詳細(xì)介紹即是上文所述，磁控濺射所用設(shè)備精密，工藝流程完善，因此制備的PVD涂層質(zhì)量可靠。