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提高磁控陰極靶材利用率的原理

點擊量:568  更新時間:2019/10/9

磁控濺射技術由于其顯著的優點成為工業鍍膜主要技術之一,改進靶的設計進一步提高靶材利用率及鍍膜均勻性,降低鍍膜成本也是現在鍍膜技術必須解決的關鍵問題之一,多年來一直被靶材研究人員關注。與德國、日本等世界靶材強國相比,我國磁控濺射靶材研究相對落后,但是近年來,隨著全球光電產業的發展,國內大型靶材公司加大投入,取得了很大的成果。

從磁控濺射鍍膜技術誕生以來,人們主要關注磁控濺射的問題是:靶材的利用率、沉積效率、薄膜均勻性、鍍膜過程中的穩定性以及滿足各種復雜的鍍膜要求等問題。對于大多數磁控鍍膜設備特別是平面磁控濺射靶,由于正交電磁場對濺射離子的作用關系,將其約束在閉合磁力線中,使得濺射靶材在濺射中產生不均勻沖蝕現象,一旦靶材刻蝕穿,靶材即報廢,進而造成靶材的利用率一直較低,一般是30%以下。靶材是磁控濺射過程中的基本耗材,不僅使用量大,而且靶材利用率的高低對工藝過程及生產周期起著至關重要的作用,雖然目前靶材可以回收再利用,但是其仍然對企業成本控制上以及提高企業產品競爭力有很大的影響。因此想方設法提高靶材利用率是必然的。對此國內外很多廠商也做出了很多改進的措施。

當前提高磁控陰極靶材利用率的原理主要基于改變靶面閉合磁場位形,方法上大致分為靜態方法和動態方法。靜態法與動態法均有其優點及缺點,靜態法對磁鋼的位形有著較高的要求而且磁鋼位形的改變而造成的磁場的改變對靶材利用率的影響需要大量的進行模擬及實驗,但是一旦成功后即可獲得顯著的效果;動態法就是動態的變換靶面磁場的分布,進而改變靶面等離子體刻蝕區域,拓寬靶材的刻蝕區域,提高靶材的利用率以及鍍膜的均勻性,但是這種方法極大的增加了磁控陰極的結構以及制造組裝的復雜性。

平面轉管狀:多年來,鍍膜設備主要使用平面陰極,要求平面靶材與之配套。雖然人們通過設計移動磁場等方式來提高平面靶材的利用率,但目前,平面靶材的利用率較高也只能達到40%左右。為了進一步提高靶材利用率,人們設計了使用效率更高的旋轉陰極,用管狀的靶材進行濺射鍍膜。濺射設備的改進要求靶材從平面形狀改變為管狀,管狀旋轉靶材的利用率可以高達80%以上。

近年來,國內大型靶材供應商加大了對磁控濺射靶材的研發力度,廣州、深圳等地的靶材供應商,已可以量產出高品質、高利用率的磁控靶材,相信在不久的將來,這些優質的靶材供應商將會對國外靶材強國發起一波強而有力的沖擊。
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