磁控溅射镀膜多年经验总结.doc

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1、黑色实验总结1、材料对比⑴TiCTiC是最常见、最经济的一种黑色硬质膜。颜色可以做到比较深，耐磨性能也很好，但其色调不够纯正，总是黑中略带黄色。并且由于钛的熔点相对较低，在溅射时易出现大的颗粒，使其光令度不易得到改善。防指印的能力也不好，擦后变黄、变朦。⑵CrCCrC的总体色调相对TiC要好，虽然达不到TiC那样黑，但更纯正，带白。由于铬在溅射时直接由固态直接变为气态，故虽然铬的溅射系数很大，膜层沉积速率很快，但其光令度却比TiC好。防指印性能也比TiC好。Cr为脆性材料，膜层的残余应力对耐磨性能的影

2、响尤为重要。⑶TiAlC由于铝有细化晶粒的作用，所以TiAlC膜层的光令度和防指印的能力均较好。但是铝的熔点很低，要求铝靶的冷却效果要好，施加在铝靶上的功率也不能太大。从TiAlC膜层本身来说，也要求铝的含量要低，不然不够黑。但如果铝靶的功率太低，很容易中毒。建议采用平面铝靶或使用一定铝含量的铝钛合金靶材。⑷TiCrAlCTiCrAlC是用小平面靶试电的，结果光令度和防指印的能力很好，这可能有两个原因：①材料本身的光令度和防指印的能力较好；②采用平面靶轰击打底。其耐磨能力也比较好，这可能是由于：①Ti

3、CrAl靶材致密；②TiCrAlC本身比较耐磨；③小平面靶的功率密度比较高，溅射出的粒子能量较高，故膜层致密。⑸TiCNTiCN是一种硬度与耐磨性能较好的薄膜，其颜色甚至可以比TiC更黑，手摸起来不光滑，有粘粘的感觉，但防指印的能力却很好，擦后不会变色，也不会变朦。2、实验机配置⑴电源①AE中频电源AE电源的精度很高，对靶材的要求不高，电源自我保护的能力比较强，也因此对真空度等外界条件的要求更苛刻，易灭辉。镀出的CrC膜层光令度与防指印的效果较好，但颜色黑中带蓝。耐磨性能也是试过的电源中最好的。②新达

4、中频电源新达电源的功率比较大，可以并机使用的它的一大优势。镀出的CrC膜层很黑，但带白，耐磨能力比AE电源镀出的膜层要查差。③盛普中频电源盛普电源的稳定性相对其它电源来说要差一些，实际功率不大。镀出的CrC膜层略显黄色，并且不耐磨。④实力源中频电源实力源电源的功率是最大的，但是在低功率使用时辉光不稳定，大功率时噪音又比较大。⑤盛普直流电源直流电源的辉光呈蓝色，说明溅射出的粒子的能量高一些。但直流电源镀膜时迟滞效应比较严重，镀膜时对膜层的颜色控制要难一些。⑵磁控溅射靶①直接水冷铬靶VS间接水冷铬靶直接水

5、冷靶由于其冷却效果比较好，故可以使用较大功率的电源。（一般直冷的功率密度≤25W/cm2，间冷的功率密度≤15～20W/cm2）溅射出的金属颗粒更细小。在试电时直接水冷铬靶使用的是新达电源和AE电源，间接水冷铬靶使用的是盛普电源，结果是直接水冷铬靶镀出的CrC各项性能要好（电源也有影响）。并且，直接水冷铬靶中毒要浅，洗靶时间短。另外，间接水冷铬靶接AE电源时的辉光是蓝色的，溅射出的粒子能量高，再加上Cr的纯度比直接水冷铬靶高，有可能得到更好的镀层。在功率为3KW时，真空度为0.1Pa也能起辉，可以用于

6、柱靶轰击打底实验。平面靶VS圆柱靶平面靶的冷却效果要比圆柱靶要好，所以通常可以镀出更好的膜层。由于平面靶的刻蚀地方不变，所以不易中毒，可以得到较厚的薄膜。如今试电的都是用直流电源轰击、打底，然后采用实力源中频电源镀膜，其结果都是膜层几个小时就剥落，没有对比出平面靶与圆柱靶的优劣。有必要用弧靶轰击打底，用平面靶镀膜，看镀出的膜层性能是否提高？磁场（非平衡VS平衡）使用非平衡磁场的目的是为了扩展等离子体的区域,提高沉积在工件上的粒子的能量,从而改善耐磨能力。但是实验结果却是采用非平衡磁场后膜层的耐磨能力没

7、有明显变化,光令度和防指印的能力反而下降了。从更换磁场后的靶面情况来看，靶面附近的光有所减弱，距离靶更远的地方的光增强了，这说明更换成非平衡磁场后等离子体的区域的确扩展了。另外，偏压电流也所上升，说明离化率也提高了。至于电源的电压上升，则可能是由于磁场总体上减弱的原因，并不是非平衡引起的。为什么实验结果与预想的不一样呢？我认为有以下几个原因：a非平衡的程度比较高，使等离子体区域过大，沉积粒子的能量太大，在使膜层致密的同时增加了膜层的应力，而且等离子体区域扩大了之后沉积速率提高了，所以光令度下降，耐磨没

8、有明显提高；b电源的功率上升后，溅射量增加，沉积速率加快，影响光令度；c在试电时没有得到最佳的镀膜工艺，实验结果有一定的误差。对靶VS孪生靶对靶是利用辉光放电的空心阴极效应而提高离化率，其效果要比孪生靶要好得多。根据不同的要求，对靶可以采用闭合式放置和镜像放置。⑶辅助源（灯丝）对于单柱靶镀膜工艺来说，如果不加灯丝，膜层的颜色不均匀，易七彩，光令度和防指印效果特别差；对于中频来说，加灯丝后的效果不明显。在镀膜过程中，加灯丝后的C2H2的流量要稍微增加，说明