真空磁控溅射法在玻璃镀膜中的应用

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摘 要

普通玻璃难以控制太阳能的辐射，必须对玻璃表面进行处理，于是产生了多种玻璃镀膜方法，在众多镀膜加工工艺中磁控溅射技术应用领域最为广泛。磁控溅射技术能够实现高纯薄膜制备、薄膜高速沉积的质量等，而且在节能环保上也有着极大的优势。本文介绍了磁控溅射技术的生产工艺、流程以及相关的控制技术和设备组成，重点讲述了玻璃薄膜制备的方法、设备设计方法。

关键词：镀膜玻璃,磁控溅射,镀膜工艺,设备

Abstract:The common glass is difficult to control the solar radiation, to carry on processing to the surface of the glass, and produced a variety of glass coating methods, coating processing technology in many application fields of magnetron sputtering technology most widely. To achieve a high pure preparation of thin film, thin film deposition rate and quality of magnetron sputtering technology in energy saving and environmental protection, but also has a great advantage. This paper introduces the technology of magnetron sputtering production technology, processes and the related control technology and equipment, with emphasis on the design method of equipment, glass film preparation method.

Keywords:coated glass, magnetron, coating technology, equipment

目 录

1前言 5

1.1 溅射 5

1.2 溅射镀膜分类 5

1.2.1直流溅射 5

1.2.3射频溅射 5

1.2.4磁控溅射 5

1.2.5反应溅射 5

1.3 磁控溅射的优点 6

1.4 磁控溅射的发展 6

1.5 磁控溅射在玻璃镀膜的应用 6

2 磁控溅射工艺流程及工艺参数 7

2.1 基片清洗 7

2.2 抽真空 7

2.3 基片加热 7

2.4 氩气分压 8

2.5 溅射过程 8

3 系统组成及设计思路 9

3.1 真空系统 9

3.2 磁控溅射源 9

3.3 进气系统 10

3.4 膜厚测量系统 10

3.5 残余气体分析系统 10

3.6 冷水系统 10

3.7 控制系统 10

4 工艺过程 12

4.1 溅射功率对成膜速率的影响 12

4.2 溅射功率对薄膜质量的影响 13

4.3 气压对成膜速率的影响 13

4.4 气压对薄膜结合力的影响 14

4.5 薄膜均匀性分析 14

结 论 17

参考文献 18

致 谢 19

1前言

1.1 溅射

　　溅射是通常是指气体正离子轰击物体使其表面原子从母体中溢出的一种现象。如果溢出的离子轰击阴极靶材将靶材的原子等粒子溅出沉积在阳极基板就会形成薄膜。所以利用溅射可以进行镀膜。

1.2 溅射镀膜分类

溅射方法可以根据主要特征分为以下几种：直流溅射、射频溅射、磁控溅射和反应溅射。

1.2.1直流溅射

直流溅射又称为二级溅射，通过电场力将溅射出的离子高速轰击靶材使材质溅射到基片的过程。前期应用时溅射时所需气压电压都极高，但是溅射速率很小，而且所镀膜层不稳定，一般不采用，后期人为加上了磁场控制住了自由电子，改善了镀膜所需的条件。直流溅射一般用于金属及反应膜层。

1.2.3射频溅射

射频溅射是指利用放电等离子轰击靶材使靶材原子沉积在基片上的一种方法，由于采用的电源的频率在射频段，所以称之为射频溅射。射频溅射所需气压低，但是射频速率高，一般用于溅射绝缘靶，可以将材料薄膜化。射频溅射一般用于大规模集成电路绝缘膜，化合物半导体膜和高温超导膜等方面。

1.2.4磁控溅射

磁控溅射是指在二极溅射中增加一个平行于靶表面的封闭磁场，借助于靶表面上形成的正交电磁场，把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现高速率溅射的过程。磁控溅射沉积速率快，形成的薄膜纯度高、均匀性好适用于大面积生产易于工业化。

1.2.5反应溅射

反应溅射一般以金属、低价金属化合物或者半导体材料作为靶的银基，溅射时靶材与反应气体反应形成化合物，由于化学不稳定在惰性气体溅射经常发生薄膜比靶材缺少少组分，缺少的不分由应气体补偿的溅射的方法。一般所需气压高，溅射效率低容易产生迟滞现象。但是因为要求的靶材料和反应气的纯度高，所以能够制备高纯度的化合物薄膜，同时对基片材料的要求很低，适用于大面积均匀镀膜，可以实现年产百万平方米以上的大规模化工业生产。

1.3 磁控溅射的优点

磁控溅射较其他方法相比具有很多优点：（1）操作简单基本实现了智能人工化，只要通关远程监控系统检测压强、电功率等条件即可;（2）利用磁控溅射法溅射的沉积速率极高，在制备高熔点的金属和氧化物薄膜时十分有利；（3）对基片的温度要求较低利于制备更多不耐高温物质的薄膜；（4）薄膜的牢固性好，有着极好的附着力；（5）薄膜均匀集密度高；（6）薄膜的光学性能、电学性能好。（7）环保，对废液、废渣、废气等有着很好的把控。

1.4磁控溅射的发展

传统的的磁控溅射又称平衡磁控溅射，其工作原理建立在直流二级溅射的基础上形成的。平衡溅射降低了直流二级溅射的气压同时提高了溅射的效率和速率，但由于磁场的 束缚电子约束在了靶材表面不适于大规模生产。而且形成的薄膜牢固性差，膜层不均匀，所以要求的温度很高但是很多被镀的工件能承受的温度较低所以早期应用领域很小。直到1985年，科学家引入了非平衡磁控溅射概念，改进了原先的工艺。非平衡磁控使溅射出来的粒子沉积在基片表面形成薄膜，获得高能量的离子轰击基片，大大改善了膜层的质量。

1.5 磁控溅射在玻璃镀膜的应用

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