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溅射离子镀膜

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摘要

派射离子镇膜是一种高度牢固性离子彼膜的新友法它特别适用于高熔点金属合金和混合物的沉
积,而且同样适用于更有用的低熔点材料。目前研制的这种方法,采用简单的缸中直流辉光放电,通过

·
离子轰击,浓射−作用,由相应的阴极,靶子−,把材料输送到适当地装在低真空室内部的荃板上。成
功与否取决于室的正确设计和在约.。“魂巴压力下纯净气体的连续流/。室本身或内部衬套的布置,适于
在0112!以上的高温下工作,泵的连接,能防止污染气住和兹汽的返扩散。因此,即使红持过程要求
的低真空,只需要简单的机械泵,但是在镀膜区也能容易地得到纯洁的气体条件。可以把阴极配成薄板
形或其他要求的几何形状,以便获得高的发射能力和高度的镀膜均匀性,一般不要求基板的旋转或运
动。除棍合物阴极,或具有两个以上的元件时阴极−的直接溅射外,可以放进化学活性气体并控制其浓
。
度,以便通过反应性浓射来沉积混合物。目前镀膜速率为233微米4小时。对基板加负偏压,以进
行离子清洗,同时在沉积过程中控制镇膜结构。如果实现了适—当的离子倩沈,涂层对基板的枯着力总是
很高的。

溅射离子镀膜就是在这种基本过程中衍

。
导言生出来的研制这种方法克服了堆锅热蒸发
离子镀膜最初是由对#//∀二‘,’命名的的实际困难。在橄射离子镀膜中,由源材料

,
术语,它描述一种物理气相沉积法,在真空本身庆制成的电极代替了柑祸和它里面的

。。
镀膜过程中,用离子轰击基板这种方法基东西把二次增加的负偏压加到电极上,因此

,
本上常是在.1“56.16‘巴压力范围内的氢形成了强有力的辉光放电通过溅射把材料
。。
等气体中进行的被沉积的材料,从加热的由蒸发源完全输送到基板这种方法和普通

。
柑祸蒸发,并且通过惰性气体扩散到基板的离子镀膜不同,非常适于用热蒸发法难以

、。
气体散射产生有效的发射力,但是把对于室实现的高熔点金属合金和混合物的沉积

,
的负偏压,加到基板上的用途以及室内电虽然沉积率和电转换效率较低但是溅射却
,。。
极才是基本的特点这就产生基板阴极的容易产生任何材料的蒸汽,0−溅射离子镀

。,
辉光放电如同所有的直流辉光放电那样,膜基本上是一种简单的方法但是如果要获
在阴极周围形成了空间电荷区,也就是阴极得良好的镀层,则在镀膜系统中要求下述的

。。
电压降在此区中出现了大部分这种放电电特点

。
压在阳极侧的局部电离气体中形成的离
,。原理
子通过电压降被电场加速而轰击阴极由
于气体碰撞和电荷交换,事实上阴极是被高现有溅射离子镀膜技术,是在电子束蒸

。
能离子和快速中子的宽能谱所轰击对#//∀7汽沉积‘”,的研究过程中发现的,从原理上

,,
和同事们发现了,在这种同时轰击的条讲由于电子束法只要求热蒸发所以应该

。
件下,可以沉积粘着性良好和致密的金在低的电能消耗下进行镀膜从原理上讲,

。
属层射束采用的高的相对功率,意味着源材料应

一58一
。,
该有效地转变成蒸汽每个蒸发原子只应要原理工作的非复杂化溉射装置中可以完全

。。
求几个电子伏但是实际上这种大有发展前克服电子束蒸发的所有困难问题设计这种

。,,
途的技术,正面对着许多困难问题第一,装置时以溅射阴极形式出现的源材料在
在良好发射力所要求的低真空条件下,往往配置于室周围时,必须使蒸汽浓度梯度减到

。
沉积成粉末,而得不到经常需要的固化涂最小于是就能够获得优越的发射能力,而

。
层第二,源往往溅散,即通过电子束的强且不需要机械操纵,还能使含有复杂合金和

。
烈加热而甩出液滴第三,由于从点源基混合物的不规则形状的组件,得到均匀的蒸
,
本上发出蒸汽所以除非通过直线或旋转运镀。较低速率的沉积,根据镀膜材料为几微
动外,就要出现强的浓度梯度,往往妨碍基米4小时−,对基板只要求譬如.1“瓦4米0的

。
板均匀蒸镀。第四,用合金做试验时,易蒸低的偏压相对功率因此,不需要基板冷却
发的组份首先被蒸馏掉,所以膜成分就与源就能得到致密无孔的涂层。虽然过程比较缓

。
不同了可以研究一些办法克服这种困难,慢,但适用于多数元件一次投料的批量镀

。
但是这将在业已复杂化的过程中更增加复杂膜由于装置很简单,可以无人看管通霄运

,。。
性使其优点成为泡影在这种情况下发现转进行镀膜
了如果在热室中沉积,则涂层会减少粉末,
。装
这点值得特别注意这是由于在热气体中可/

。,
避免均匀核化所致,5−一般说热室可在图.是目前研制的溅射离子镀膜系统

,。
511℃一31。℃温度范围内工作于是在开始主要特点的示意图在特殊设计的加热室

,。
镀膜以前还能使室去气实际上这又是一内,装有阴极和基板在约.16‘4∃巴的压

。
种优点在离子镀膜中对基板加负偏压,可