真空鍍膜工藝流程中工藝參數的控制和對膜層沉積的影響
發(fā)布時(shí)間：2019-02-16 17:26:00
1、 靶功率；磁控濺射本身粒子初始動(dòng)能比較小，離化率低，電源功率越大，濺射出的粒子的初始能量越大，靶材濺射量也越大，沉積速率越快，膜層容易上厚度和硬度，同時(shí)工件溫升也大，過(guò)高的功率會(huì )使沉積速率太快，粒子來(lái)不及表面遷移和擴散，易形成陰影效應，膜層會(huì )比較疏松，應力較大。
2、 弧靶電流：弧靶電流越大，靶材蒸發(fā)量越大，靶面溫度越高，冷卻越差，弧靶產(chǎn)生的液滴大顆粒越多，膜層外觀(guān)越差，膜層中的缺陷越多。
3、 偏壓：偏壓施加于工件上，在輝光清洗時(shí)工件（陰極）與爐體之間產(chǎn)生輝光放電，部分氬氣被電子離化產(chǎn)生氬離子，氬離子（帶正電）在負偏壓作用下受工件吸引轟擊清洗工件表面，偏壓越大，對工件的轟擊凈化越干凈，但同時(shí)工件本身的溫升也越大，特別是尖角位棱角位置；在離子轟擊中用于加速離子，提高離子轟擊工件表面的能量，去除表面氧化層和吸附物，達到提高膜層結合力的作用；在膜層沉積時(shí)，用于增加離子能量，促進(jìn)和改善薄膜生長(cháng)，提高膜基結合力。
偏壓越大離子附加能量越強，沉積過(guò)程中對膜層的轟擊凈化作用越明顯，膜層越致密，同時(shí)顏色會(huì )越淺，膜層L值（亮度）會(huì )增加，顯微硬度會(huì )增加、同時(shí)膜層外觀(guān)粗糙度會(huì )變差，沉積過(guò)程中工件和膜層溫升越大，偏壓太大可能使工件變形燒傷，或產(chǎn)生熱應力崩膜。
4、 占空比：占空比是指脈沖偏壓的通斷時(shí)間比，占空比越大，同一個(gè)周期時(shí)間內偏壓輸出時(shí)間越長(cháng)，增大占空比可以提高離子轟擊的能量，有利于提高膜基結合力和膜層致密性和膜層的硬度，但會(huì )提高工件的溫升；減小占空比有利于抑制打火損傷和降低工件表面的溫度、輝光放電清洗和離子轟擊的效果。
5、 真空度：真空度是指處于真空狀態(tài)下氣體的稀薄程度,用壓強表示,壓強越低,其稀薄程度越大,真空度越高。鍍膜過(guò)程中,真空度主要通過(guò)控制氬氣流量來(lái)改變。
氬氣越少，靶材濺射量越少，但真空度越高,氣體分子自由程越大，散射越少，粒子碰撞幾率越小，粒子遷移過(guò)程中損失的動(dòng)量越少，沉積速率越大
6、 本底真空度: 本底真空度越高爐內雜氣量(包括水氣)越少,這保證鍍膜時(shí)反應氣體的純度,從而保證膜層顏色的純正和光澤鮮亮。一般本底真空應該進(jìn)入5-7*10-3
7、 本底漏率：本底漏率是指真空室在未加入氣體單位之前本身的單位漏率，漏率越大，進(jìn)入爐內的雜氣就越多，不管真空度多高，這會(huì )嚴重影響鍍膜過(guò)程中爐內氣氛的純度和工件表面的潔凈度，會(huì )破壞膜層的結合力和膜層顏色的純度。
8、 烘烤溫度：真空室抽氣時(shí)烘烤有利于真空室和工件解吸已吸附的空氣和水氣，這是保證膜色調純正的重要因素之一。要注意的是，我們的設備一般采用加熱棒烘烤，以熱電偶測溫，熱電偶的感溫端位置不能靠近發(fā)熱棒，否則不能反映爐內環(huán)境和工件的實(shí)際溫度。
9、 基體溫度：鍍膜時(shí)基體溫度直接影響膜層的結構、致密性和附著(zhù)力，溫度可用T/Tm值來(lái)確定，如；靶材為鈦，其熔點(diǎn)為1670℃，基體溫度應該選擇TI/TM=0.15-0.25即 250-417℃才能得到理想的晶粒組織?？紤]到沉積粒子受負偏壓作用加速轟擊工件還會(huì )引起溫升，基體可選在250-300℃
10、 輝光清洗：對工件施加負偏壓，產(chǎn)生輝光放電，利用氬離子轟擊工件表面，這種輝光放電清洗作用比較柔和，一般采取由弱到強的轟擊清洗順序，是怕工件太臟時(shí)一開(kāi)始就強轟擊，可能產(chǎn)生強烈的打火而損傷工件。
11、 離子轟擊：指利用高能高密度的金屬離子流和氬離子流對工件進(jìn)行離子轟擊清洗，能有效去除工件表面的氧化物；但需注意工件溫升過(guò)熱退火和轟出表面缺陷。
12、 金屬過(guò)渡層：過(guò)渡層能有效的減小膜-基或不同鍍層間因材料熱膨脹系數等物理性能不同而形成的應力，提高結合力，但是金屬過(guò)渡層太厚容易引起基體軟化，結合力反而會(huì )變差。
13、 靶基距：靶基距是影響成膜速率的重要因素之一，隨著(zhù)靶基距增加，被濺射材料射向基片時(shí)與氣體分子碰撞的次數增多，同時(shí)等離子體密度也減弱，動(dòng)能減少，沉積速率降低，但膜層外觀(guān)較好。靶基距太小，沉積太快，工件溫升大，膜層外觀(guān)差
14、 鍍膜時(shí)間：膜層厚度隨鍍膜時(shí)間的增加而增加,但不是線(xiàn)形增加,當厚度達到一定的時(shí)候,增加速度會(huì )變慢最后基本停止,而且鍍膜時(shí)間越長(cháng)膜層應力越大.外觀(guān)越差
15、 送氣方式和氣體流量：采用從少到多逐步增加氣體流量的方式加氣使膜層從金屬逐漸過(guò)渡到化合物是很好的一種加氣方式，如做黑膜這樣還可以延緩靶中毒，使顏色做得更深。
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