磁控濺射膜常見故障的排除

磁控濺射膜常見故障的排除膜層灰暗及發(fā)黑⑴真空度低于0.67Pa。應(yīng)將真空度提高到0.13-0.4Pa。氬氣純度低于99．9％。應(yīng)換用純度為99．99％的氬氣。充氣系統(tǒng)漏氣。應(yīng)檢查充氣系統(tǒng)，排除漏氣現(xiàn)象。底漆未充分固化。應(yīng)適當(dāng)延長底漆的固化時間。鍍件放氣量太大。應(yīng)進行干燥和封孔處理膜層表面光澤暗淡底漆固化不良或變質(zhì)。應(yīng)適當(dāng)延長底漆的固化時間或更換底漆。濺射時間太長。應(yīng)適當(dāng)縮短。濺射成膜速度太快。應(yīng)適當(dāng)降低濺射電流或電壓膜層色澤不均底漆噴涂得不均勻。應(yīng)改進底漆的施涂方法。膜層太薄。應(yīng)適當(dāng)提高濺射速度或延長濺射時間。夾具設(shè)計不合理。應(yīng)改進夾具設(shè)計。鍍件的幾何形狀太復(fù)雜。應(yīng)適當(dāng)提高鍍件的旋轉(zhuǎn)速度膜層發(fā)皺、龜裂⑴底漆噴涂得太厚。應(yīng)控制在7—IOtan厚度范圍內(nèi)。涂料的粘度太高。應(yīng)適當(dāng)降低。蒸發(fā)速度太快。應(yīng)適當(dāng)減慢。膜層太厚。應(yīng)適當(dāng)縮短濺射時間。鍍件溫度太高。應(yīng)適當(dāng)縮短對鍍件的加溫時間膜層表面有水跡、指紋及灰粒鍍件清洗后未充分干燥。應(yīng)加強鍍前處理。鍍件表面濺上水珠或唾液。應(yīng)加強文明生產(chǎn)，操作者應(yīng)帶口罩。涂底漆后手接觸過鍍件，表面留下指紋。應(yīng)嚴(yán)禁用手接觸鍍件表面。涂料中有顆粒物。應(yīng)過濾涂料或更換涂料。靜電除塵失效或噴涂和固化環(huán)境中有顆?；覊m。應(yīng)更換除塵器，并保持工作環(huán)境的清潔膜層附著力不良鍍件除油脫脂不徹底。應(yīng)加強鍍前處理。真空室內(nèi)不清潔。應(yīng)清洗真空室。值得注意的是，在裝靶和拆靶的過程中，嚴(yán)禁用手或不干凈的物體與磁控源接觸，以保證磁控源具有較高的清潔度，這是提高膜層結(jié)合力的重要措施之一。夾具不清潔。應(yīng)清洗夾具。底涂料選用不當(dāng)。應(yīng)更換涂料。濺射工藝條件控制不當(dāng)。應(yīng)改進濺射工藝條件圓柱形平面式磁控濺射靶的特點與設(shè)計原理摘要：介紹了一種根據(jù)矩形平面靶的結(jié)構(gòu)原理設(shè)計圓柱形、平面式磁控濺射靶的方法．并對如何發(fā)揮圓柱形、平面式磁控濺射靶的優(yōu)點進行了分析．關(guān)鍵詞：磁控濺射；靶；真空鍍膜磁控濺射技術(shù)磁控濺射技術(shù)是70年代發(fā)展起來的一種新型濺射技術(shù)，目前已在科研和生產(chǎn)中實際應(yīng)用．磁控濺射鍍膜主要用于電子工業(yè)、磁性材料及記錄介質(zhì)、光學(xué)及光導(dǎo)通訊等，具有高速、低溫、低損傷等優(yōu)點．高速是指沉積速率快；低溫和低損傷是指基片的溫升低，損傷小．磁控濺射鍍膜原理與磁控濺射靶磁控濺射鍍膜原理磁控濺射鍍膜原理是將磁控濺射靶放在真空室內(nèi)，在陽極（真空室）和陰極靶（被沉積的材料）之間加上足夠的直流電壓，形成一定強度的靜電場E.然后再在真空室內(nèi)充入氬氣，在靜電場E的作用下，氬氣電離并產(chǎn)生高能的氬離子A+r和二次電子el.高能的A+r在電場E的作用下加速飛向濺射靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材表面發(fā)生濺射.在濺射粒子中中性的靶原子（或分子）沉積在基片上形成薄膜（如圖1所示）［1］.圖1磁控濺射鍍膜原理由于磁場B的作用，一方面在陰極靶的周圍，形成一個高密度的輝光等離子區(qū)，在該區(qū)域電離出大量的A+r來轟擊靶的表面，濺射出大量的金屬粒子向工件表面沉積；另一方面，二次電子el在加速飛向靶表面的同時，受到磁場B的洛倫茲力作用，以擺線和螺旋線的復(fù)合形式在靶表面作圓周運動.隨著碰撞次數(shù)的增加，電子el的能量逐漸降低，傳給基片的能量很小，故基片的溫升較低.當(dāng)濺射量達(dá)到一定程度后，靶表面的材料也就被消耗掉，形成拓寬的腐蝕環(huán)形凹狀區(qū)［1］.磁控濺射靶在鍍膜過程中的重要作用磁控濺射靶是真空磁控濺射鍍膜的核心部件，它的重要作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面（1）對于大面積表面的鍍膜，磁控濺射靶影響著膜層的均勻性與重復(fù)性；（2）當(dāng)膜層材料為貴重金屬時，靶的結(jié)構(gòu)決定著靶材（形成薄膜的材料），即該貴重金屬的利用率.常用的磁控濺射靶及其優(yōu)缺點3.1矩形平面靶矩形平面靶的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示［1］，磁場方向與靶面陰極平行，形成環(huán)形磁場，該磁場與電場E正交.當(dāng)真空室內(nèi)充入氬氣后，便被電離放電，放電產(chǎn)生的A+r離子轟擊陰極（靶）的表面.二次電子el受磁場B的洛侖茲力作用，沿垂直于磁力線方向運動（如圖3所示）.這些電子運動路徑長，增加了氣體分子磁撞的機會，使氣體的電離幾率增加，進而增大了濺射速率.圖2矩形平面靶的結(jié)構(gòu)圖3靶表面由磁場構(gòu)成的封閉環(huán)形跑道矩形平面靶的特點是結(jié)構(gòu)簡單，通用性強，膜層均勻性與重復(fù)性好．但缺點是靶材的利用率低，一般約為20%[2]左右．當(dāng)輝光區(qū)，即磁力線分布區(qū)域的靶材消耗到一定程度時，將形成條形凹坑，靶材體變薄，凹坑深度達(dá)到一定程度時，靶材就不能繼續(xù)使用．同軸圓柱形磁控濺射靶同軸圓柱形磁控濺射靶如圖4所示】2],磁力線平行于靶表面，并與電場E正交.磁力線與靶表面封閉的空間就是約束電子運動的等離子區(qū)域．該區(qū)域為一環(huán)形空間，由圖可以看出，同軸圓柱形磁控濺射靶有多個環(huán)形空間．同軸圓柱形磁控測射靶的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，靶材利用率較平面矩形靶高．但缺點是在濺射時，整個靶表面上為多個輝光環(huán)，不能形成連續(xù)的條形輝光，故在鍍制大面積的膜層時，膜層表面的均勻性差，很難滿足要求．圓柱形、平面式磁控濺射靶的設(shè)計思路原理把矩形平面磁控靶的結(jié)構(gòu)原理應(yīng)用到圓柱形磁控濺射靶中，設(shè)計的磁控濺射靶稱為圓柱形、平面式磁控濺射靶．它兼有平面矩形靶和同軸圓柱靶兩者的優(yōu)點．即鍍膜的均勻性好，和靶材利用率較高．將兩個矩形平面靶繞X軸（見圖2）卷曲成半圓形，并將其合擾，如圖5所示，即初步完成了平面矩形靶向圓柱形、平面式磁控濺射靶的演變.X軸變成了軸心線，磁力線在圓柱體的表面上形成了4條封閉的空間，即約束二次電子el運動的等離子區(qū)域.要解決的技術(shù)問題在把矩形平面靶演變成圓柱形、平面式靶的過程中，矩形平面靶中沿X軸方向布置的磁鐵變成了圓柱形、平面式靶中沿軸線方向分布的磁鐵.而平面矩形靶中垂直于X軸的端頭磁鐵A端從理論上講，應(yīng)變成圓環(huán)形磁鐵A環(huán)，而且其充磁方向應(yīng)該是圓環(huán)內(nèi)表面和外表面，即內(nèi)外表面應(yīng)分別為S極和N極，如圖6所示.然而，這種充磁方法幾乎是辦不到的.因此，設(shè)計圓柱形、平面式磁控濺射靶，解決兩端的磁場問題是成功的關(guān)鍵.圖4同軸圓柱形磁控靶的磁鐵布置圖5圓柱形、平面式磁控濺射靶的磁鐵布置圖6理想環(huán)形磁鐵的充磁方向圖7軸向充磁的磁鐵與極靴如圖7所示，采用同軸圓柱形磁控濺射靶中磁鐵與極靴的原理，即用軸向充磁的環(huán)形磁鐵（兩端面分別為S極和N極），在端面加一導(dǎo)磁材料制做的環(huán)形“極靴”，根據(jù)磁力線沿表面分布這一特點可知：這時磁力線是沿“極靴”的外圓表面發(fā)射的，即“極靴”代替了磁鐵的一個磁極．而“極靴”的外圓表面發(fā)射的磁力線，正好與所希望的理想環(huán)形磁鐵的磁力線方向相同．由此可知，用同軸圓柱形磁控濺射靶中磁鐵與極靴的原理，可解決圓柱形、平面式磁控濺射靶端部磁場與中間段磁場的連接問題．圖8平面矩形靶的環(huán)狀腐蝕凹坑圖9圓柱形、平面式磁控靶的環(huán)狀腐蝕凹坑圓柱形、平面式磁控濺射靶與矩形靶工作狀況對比平面矩形靶在靶面上形成一條封閉的環(huán)形輝光帶，隨著靶材的消耗，在靶材表面上形成與輝光區(qū)對應(yīng)的環(huán)狀腐蝕凹坑（如圖8所示）．圓柱形、平面式磁控濺射靶在靶面上形成兩組（四條）對稱的封閉的環(huán)形輝光帶，隨著靶材的消耗，將在靶材表面上形成與輝光區(qū)對應(yīng)的環(huán)狀腐蝕凹坑（如圖9所示）．圓柱形、平面式磁控濺射靶的優(yōu)勢與其它形式的磁控濺射靶相比，圓柱形、平面式磁控濺射靶在保留了矩形平面靶鍍膜均勻性好的優(yōu)點的同時，可通過以下兩條途徑最大限度地提高靶材的利用率，（1）當(dāng)靶材表面的2組（四條）環(huán)狀凹坑達(dá)到一定深度時，可將靶芯（磁體部分）相對靶管旋轉(zhuǎn)45°，這樣就可以對靶管上另外沒有腐蝕過的區(qū)域進行利用；（2）當(dāng)圓柱形、平面式磁控濺射靶的靶芯設(shè)計成轉(zhuǎn)靶芯時，（濺射時靶芯在旋轉(zhuǎn)），可將靶材表面一層一層均勻地濺射掉，而不會產(chǎn)