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超高真空磁控溅射镀膜机的使用
摘要
真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术，在现实生产生活中有着广泛的应用。真空镀膜技术有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。这里主要讲一下由溅射镀膜技术发展来的超高真空磁控溅射镀膜机的使用的一些注意事项。

关键词：真空镀膜；真空度；磁控溅射镀膜

前言
溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。常用二极溅射设备如下图。
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通常将欲沉积的材料制成板材─靶，固定在阴极上。基片置于正对靶面的阳极上，距靶一定距离。系统抽至高真空后充入（10～1）帕的气体（通常为氩气），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子，其能量在1至几十电子伏范围内。溅射原子在基片表面沉积成膜。其中磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点，成为镀膜工业应用领域(特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合)的首选方案。
1影响镀膜质量的因素
一般对镀膜的质量方面的要求有：厚度、均匀性、附着强度。厚度=沉积率×时间。其中沉积率是指单位时间内形成有效镀层的厚度，一般用μm/h表示。沉积率的大小除与起辉电压、工作气压等主要因素有关外，也受其他许多因素的影响。不同蒸发源在相同条件下的沉积率也是不同的，所以沉积率是有特定条件约束的，一般与理论值有较大差距，要通过大量试验来具体确定。镀膜方式由于镀膜原理的不同可分为很多种类，仅仅因为都需要高真空度而拥有统一名称。所以对于不同原理的真空镀膜，影响均匀性的因素也不尽相同。并且均匀性这个概念本身也会随着镀膜尺度和薄膜成分而有着不同的意义。
薄膜均匀性的概念：
①.厚度上的均匀性，也可以理解为粗糙度，在光学薄膜的尺度上看（也就是1/10波长作为单位，约为100Å），真空镀膜的均匀性已经相当好，可以轻松将粗糙度控制在可见光波长的1/10范围内，也就是说对于薄膜的光学特性来说，真空镀膜没有任何障碍。但是如果是指原子层尺度上的均匀度，也就是说要实现10Å甚至1Å的表面平整，是现在真空镀膜中主要的技术含量与技术瓶颈所在。
②.化学组分上的均匀性：就是说在薄膜中，化合物的原子组分会由于尺度过小而很容易的产生不均匀特性，SiTiO3薄膜，如果镀膜过程不科学，那么实际表面的组分并不是SiTiO3，而可能是其他的比例，镀的膜并非是想要的膜的化学成分，这也是真空镀膜的技术含量所在。
③.晶格有序度的均匀性：这决定了薄膜是单晶，多晶，非晶，是真空镀膜技术中的热点问题。
膜的附着强度主要受膜的应力影响。按膜应力产生的原因，可分为热应力和内应力两种。
1.1靶材
靶材的质量是保证镀膜质量的一个重要条件，靶材应该有相当的纯度和均匀的密度并在使用时保证洁净。如果靶材的质量不达标将直接影响镀膜质量。而且通过试验获得的实验参数也将失去意义，浪费时间精力。影响生产效率。
1.2基片应与靶材平行
因为在与靶材不同的距离上金属蒸气的密度、温度情况、磁力强度等镀膜条件是不相同的。如果不平行的话，不仅会使镀膜厚度不均匀，也会使膜所受的应力不一致，有可能导致开裂、翘曲或脱落等附着强度问题。
1.3基片表面应洁净
基片表面的洁净与否会直接影响镀膜的均匀性、附着强度。严重时还会使镀膜开裂、翘曲或脱落。以玻璃基片为例，如果基片清洗效果不达标，表面存有灰尘、油脂或油的薄层，那么就会严重影响镀层的光学透射率、反射率、色调均匀性等基本性质。
1.4真空卫生
真空卫生首先是腔内气体卫生。即腔内气体应该有足够的纯度和稳定的比例。其次是腔体卫生。腔体应该保持相应的洁净度。不能有灰尘、废金属屑等。由于金属蒸气和气体的部分电离会使腔体附着脏污，应及时清除。否则日积月累会更难以去除。只有保证了真空卫生才能保证镀膜的质量。
1.5稳定的真空度
真空区域可划分为五类：
粗真空区域1.103×105Pa—1.3×103Pa(760—10)Torr
低真空区域1.3×103Pa—1.3×10-1Pa(10—10-3)Torr
高真空区域1.3×10-1Pa—1.3×10-6Pa(10-3—10-8)Torr
超真空区域1.3×10-6Pa—1.3×10-12Pa(10-8—10-14)Torr
极高真空区域＜1.3×10-12Pa(＜10-14)Torr
这种气体的量的变化也会对各类生产过程产生很大影响。对镀膜过程也不例外。例如物质在真空中的沸点比在大气中的低，在真空条件下可以降低物质大量蒸发所需的温度，因而在真空镀膜室内镀膜材料可以在较低的温度下大量蒸发。在低