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真空電鍍--磁控濺射鍍膜技術

一、磁控濺射鍍膜－濺射原理：

1.使chamber達到真空條件，一般控制在(2~5)E-5torr

2.chamber內通入Ar（氬氣），并啟動DC power

3.Ar發生電離：Ar ? Ar+ ＋ e-

4.在電場作用下，electrons（電子）會加速飛向anode（陽極）

5.在電場作用下，Ar+會加速飛向陰極的target（靶材），target粒子及二次電子被擊出，前者到達substrate（基片）表面進行薄膜成長，后者被加速至陰極途中促成更多的電離。

6.垂直方向分布的磁力線將電子約束在靶材表面附近，延長其在等離子體中的運動軌跡，提高它參與氣體分子碰撞和電離過程的幾率的作用。

二、相對蒸發鍍，磁控濺射有如下的特點：

1．膜厚可控性和重復性好

2.薄膜與基片的附著力強

3.可以制備絕大多數材料的薄膜，包括合金，化合物等

4.膜層純度高，致密

5.沉積速率低，設備也更復雜

三、磁控濺射鍍膜按照電源類型可分為：直流濺射、中頻濺射、射頻濺射。

四、反應濺射：

1.在濺射鍍膜時，有意識地將某種反應性氣體如氮氣，氧氣等引入濺射室并達到一定分壓，即可以改變或者控制沉積特性，從而獲得不同于靶材的新物質薄膜，2.如各種金屬氧化物、氮化物、碳化物及絕緣介質等薄膜。

3.直流反應濺射存在靶中毒，陽極消失問題，上個世紀80年代出現的直流脈沖或中頻孿生濺射，使反應濺射可以大規模的工業應用。

4.反應磁控濺射所用的靶材料（單位素靶或多元素靶）和反應氣體（氧、氮、碳氫化合物等）通常很容易獲得很高的純度，因而有利于制備高純度的化合物薄膜。

5.反應磁控濺射中調節沉積工藝參數，可以制備化學配比或非化學配比的化合物薄膜，從而達到通過調節薄膜的組成來調控薄膜特性的目的。

6.反應磁控濺射沉積過程中基板溫度一般不會有很大的升高，而且成膜過程通常也并不要求對基板進行很高溫度的加熱，因而對基板材料的限制較少。

7.反應磁控濺射適合于制備大面積均勻薄膜，并能實現對鍍膜的大規模工業化生產。

五、反應濺射的應用：

1.現代工業的發展需要應用到越來越多的化合物薄膜。

2.如光學工業中使用的TiO2、SiO2和TaO5等硬質膜。

3．電子工業中使用的ITO透明導電膜，SiO2、Si2N4和Al2O3等鈍化膜、隔離膜、絕緣膜。

4.建筑玻璃上使用的ZNO、SnO2、TiO2、SiO2等介質膜

六、真空系統的基本知識

真空的定義：壓力低于一個大氣壓的任何氣態空間，采用真空度來表示真空的高低。

真空單位換算：1大氣壓≈1.0×105帕=760mmHg（汞柱）=760托

1托=133.3pa=1mmHg

1bar=100kpa

1mbar=100pa

1bar=1000mbar

TCO玻璃=Transparent Conductive Oxide 鍍有透明導電氧化物的玻璃

TCO材料：

SnO2:F(FTO fluorine doped tin oxide氟摻雜氧化錫)

ZnO:Al(AZO aluminum doped zinc oxide鋁摻雜氧化鋅)

In2O3:Sn(ITO indium tin oxide 氧化銦錫)

七、TCO薄膜的制備工藝

1. 薄膜的性質是由制備工藝決定的，改進制備工藝的努力方向是使制成的薄膜電阻率低、透射率高且表面形貌好，薄膜生長溫度低，與基板附著性好，能大面積均勻制膜且制膜成本低。

2.主要生產工藝：鍍膜過程中有氣壓、基片溫度、靶材功率、鍍膜速度；刻蝕過程中有HCl濃度、刻蝕速度、刻蝕溫度。