中频磁控

中頻磁控
中頻磁控濺蒸發鍍膜技術讨论专题，转一些技术专家的说法
磁控溅射包括很多种类。

各有不同工作原理和应用对象。

但有一共同点：利用磁场与电子交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。

所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。

在近几十年的发展中，大家逐渐采用永久磁铁，很少用线圈磁铁。

靶源分帄衡和非帄衡式，原理有兴趣我以后给大家详细介绍。

帄衡式靶源镀膜均匀，非帄衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。

帄衡靶源多用于半导体光学膜，非帄衡多用于磨损装饰膜。

不管帄衡非帄衡，若磁铁静止，其磁场特性决定一般靶材利用率小于30%。

为增大靶材利用率，可采用旋转磁场。

但旋转磁场需要旋转机构，同时溅射速率要减小。

旋转磁场多用于大型或贵重靶。

如半导体膜溅射。

对于小型设备和一般工业设备，多用磁场静止靶源。

用磁控靶源溅射金属和合金很容易，点火和溅射很方便。

这是因为靶（阴极），等离子体，和被溅零件/真空腔体可形成回路。

但若溅射绝缘体如陶瓷则回路断了。

于是人们采用高频电源，回路中加入很强的电容。

这样在绝缘回路中靶材成了一个电容。

但高频磁控溅射电源昂贵，溅射速率很小，同时接地技术很复杂，因而难大规模采用。

为解决此问题，发明了磁控反应溅射。

就是用金属靶，加入
氩气和反应气体如氮气或氧气。

当金属靶材撞向零件时由于能量转化，与反应气体化合生成氮化物或氧化物。

磁控反应溅射绝缘体看似容易操作困难。

主要问题是反应不光发生在零件表面，也发生在阳极，真空腔体表面，以及靶源表面。

从而引起灭火，靶源和工件表面起弧等。

德国莱宝最早发明孪生靶源技术，也就是此分坛所热烈讨论的中频溅射。

原理是一对靶源互相为阴阳极，从而消除阳极表面氧化或氮化，中频原理详细大家可请教guer99.
冷却是一切源（磁控，多弧，离子）所必需，因为能量很大一部分转为热量，若无冷却或冷却不足，这种热量将使靶源温度达一千度以上从而溶化整个靶源。

最后一点建议，一台磁控设备往往很昂贵，但大家容易将钱花在设备其它上如真空泵，MFC, 膜厚测量上而忽略靶源。

再好的磁控溅射设备若无好靶源，就像画龙而没有点睛一样。

採用中頻濺射的優點是可得到光滑緻密.膜層硬度高.膜厚可線性成長.不中毒.溫
升緩和,比一般電弧度膜個多的優點,但設備的要求較高,工作壓強範圍很窄,各種
控制要求快速精準.
多弧溅射在靶材上施小电压大电流使材料离子化（带正电颗粒），从而高速击向基片(负电)并沉积，形成致密膜坚硬膜。

主要用于耐磨耐蚀膜。

其缺点是正负电撞造成膜层不均匀，空穴、烧蚀。

中频、高频和普通磁控溅使靶材等离子化（离子和电子数基本相等）流向基片。

其膜均匀致密，主要应用于半导体、光学、传感器等精密元件。

中頻濺射的原理跟一般的直流濺射是相同的,不同的是直流濺射把筒體當陽極,而中頻濺射是成對的,筒體是否參加必須視整體設計而定,與整個系統濺射過程中,陽極陰極的安排有關,參與的比率週期有很多方法,不同的方法可得到不相同的濺射產額,得到不相同的離子密度
中頻濺射主要技術在於電源的設計與應用,目前較成熟的是正弦波與脈衝方波二種方式輸出,各有其優缺點,首先應考慮膜層種類,分析哪種電源輸出方式適合哪種膜層,可以用電源特性來得到想要的膜層效果.
中頻濺射也使磁控濺射的一種,一般磁控濺射靶的設計,帄衡磁場與非帄衡磁場,磁場的設計是各家技術的重點,國際幾個有名的濺射靶製造商,對靶磁場的設計相當專業,改變磁場設計能得到不相同的等離子體蒸發量.電子的路徑,等離子體的分佈,所以濺射靶磁場是各家的技術機密.
靶直接冷卻當然效果好跟間接冷卻最大的是蒸發功率,直接冷卻可提高蒸發功率,相對來說可提高離化率濺射速率,但帶來漏水的問題,靶材選購的問題,尤其濺射時靶材問題,精度要求.鑲纤拼接等都無法克服,所以一般都採用間接冷卻的多,
濺射也應該歸在PVD沉積的其中一類,也是離子鍍膜的一種(我是這樣的歸類),濺射是在輝光放電區,而電弧離子鍍膜是在弧光放電區,新的中頻濺射技術,就市讓工作點接近弧光放電區,既有輝光放電產生的優點,又有弧光放電的高離化率,
電弧離子鍍確實有你說的高離化率結合力好的優點,利用高離化出來的離子去實現對工件清洗注入蝕刻,利用偏壓的效果得到好的膜曾與基材的結合,這些優點確實比濺射好很多,尤其工具鍍膜時更明顯,
電弧的優點是把長處發揮出來,目前大家在薄膜的領域上提升品質,其實前段作業對膜層的結合力問題,已經比較深入不光是利用金屬離子的轟擊取的好結合力,
已經開始深入清洗時該給工件其他方法的前處理包括噴沙等離子拋光大氣的等離子清洗,也是為了得到更好的結合力,當然的道理工件進到真空室後的手段,也
陸續出現很多新的技術方法,包括高壓清洗雙極脈衝清洗等等,這些方法也能得到相當的效果,
关于直接和间接冷却问题。

间接冷却将水与靶材隔绝从而避免了水漏进真空室的事故，但对设计制造要求高。

同时间接冷却所能实现的靶功率密度远远小于直接冷却。

多弧镀膜功率密度很大，因而我认为直接冷却是合适的。

问题是你的靶材好像是陶瓷（合金？）。

若是陶瓷，操作一定小心。

很多陶瓷靶用铟钎焊在铜底材上，一方面铜底材传热好，另一方面即便陶瓷靶皲裂也不会造成漏水的事故。

关于阴极弧（也就是离子镀），磁控溅射，以及坩埚蒸发都属于PVD（物理气相沉积），坩埚蒸发主要是相变，蒸发靶材只有好像几个电子伏特的能量。

所以膜附着力小，但沉积率高，多用于光学镀膜。

磁控溅射中氩离子冲击靶材使靶材原子和分子碎片沉积在零件，靶材材料动能可达数百甚至上千电子伏特能量。

是真正的中性的纳米级镀膜。

阴极弧起弧后一方面靶面高温将材料冶金融化，强大电场然后将融化材料几乎完全离子化，在靶电源和零件偏压综合作用下成膜。

看起来阴极弧镀较先进，其实不然。

首先靶面溶化过程很随机不可控制，离子成团镀到零件。

镀件均匀性和光滑性难以保证。

通俗点讲阴极弧镀是真空下的焊接过程，阴极弧电源和焊接电源原理上很近似。

阴极弧技术主要源于前苏联，在我国因种种原因较普及，电源简单是很大一个因素。

但技术不断进步。

近年过滤阴极弧技术发展较快，避免了成膜不均匀的缺点，但有所得必有所失，过滤使沉积率减小而设备成本增高。

国际上最近有一些趋势值得注意，一是非帄衡磁控溅射方法在大型镀膜设备公司，特别是欧洲的公司有较快发展并开始大规模工业应用；另一个是美国的一些公司，在脉冲反应磁控溅射上有很大进展。

其所镀氧化和氮化膜沉积速率几乎达到金属速率。

中频磁控溅射对靶和磁场的设计以及工作气压要求很高中频磁控溅射是直流磁控溅射沉积速率的2到3倍中频磁控溅射是两个靶工作制备化合物膜层由于其离化率低很难找到一个最佳的中毒点对工作气体的流量控制要求很严格若控制不好则很难制备均匀和结合力好的膜层再就是磁场的设计主要是磁场分布的均匀性这样既可以提高靶材的利用率另外对于最佳中毒点工作时的稳定性也有很大提高磁控溅射的离子能量和绕射性都远低于多弧靶面与工件的距离是很重要的太近离子对工件的轰击可以损坏膜层太远则偏离了最佳溅射距离制备的膜层结合力很差
中频的靶材用的对靶,有的用到三对.靶都是比较大.我是做靶材的,就中频而言,现在用的多的都是镀一些金属的工件.这样的真空炉一般都做的比较大,可以放下很多工件,镀出来的膜层也更加的致密.
中频溅射的最低沉积温度是多少（工件）？沉積時的工件溫度,應視最終目的而定,確定工件的溫度調整濺射功率交連方式蒸發源的數量(靶的數量) 或增加冷卻配件,濺射鍍膜過程的溫升是最大的優點,它會進展的這麼快其實是這方面的優點,但是你必須要知道目前的中頻濺射因為電源的突飛猛進,它的蒸發速率已經能接近電弧的蒸發速率,所以溫升也提高許多,
直流溅射改中频溅射似乎不是紧紧换电源的问题，而且还要改成孪生靶，那么在一个真空室内有两个靶就可以实施改造啦？费用高么？你的這個問題是乎目前有很多廠家一直想改善現有設備的想法,我個人不建議你再現有設備基礎改善,其實中頻濺射不光是蒸發源與電源效果好就全解決問題,網上提的很多,濺射鍍膜工作區很窄,控制方法必須很精確控制速度監測的搭配這些多是關鍵的問題,當你把電源選配好濺射靶設計到最佳狀態在鍍膜過程中其他相關控制跟不上那會很頭痛的
中频溅射能否在较低的真空度条件下工作？从老前辈的帖子看似乎可以？是沒有問題的目前我們的進度是可以在8.0*10-2Pa工作
中频溅射TiN薄膜颜色的影响因素？偏压对L a b值的影响？
偏壓對顏色確實有很密切的關係,至於影響的關係請你給我一個信箱,我約略提供我的經驗供你參考,
溅射气压（氩气）对L a b值的影响？
這個問題比較複雜,他跟離化率有關係,跟壓強有關係,跟靶距離交連方式有關係,很清晰的數據可能需要相當時間才能系統的整理,濺射氣體與顏色應該說是決定於產出的濺射量影響到與反應氣體的關係,而對顏色有影響
反应溅射采用氨气是否可行？是可以的。