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PVD真空镀膜

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PVD镀膜加工过程的均匀性分析

来源:www.hx-pvd.com 发表时间:2022-04-12

PVD镀膜工艺非常复杂,由于镀膜原理不同,可以分为很多种。它有一个统一的名字只是因为它们都需要高真空度。所以对于不同原理的PVD真空镀膜来说,影响均匀性的因素是不同的。而均匀性这个概念本身会随着涂层尺度和膜层成分的不同而有不同的含义。

PVD镀膜加工过程均匀性分析

薄膜均匀性的概念:

1.厚度的均匀性也可以理解为粗糙度。在光学薄膜的尺度上(即以1/10波长为单位,约100A),真空镀膜的均匀性已经相当不错了,粗糙度可以轻松控制在可见光波长的1/10以内。也就是说,薄膜的光学特性没有障碍。

但如果是指原子层尺度的均匀性,也就是说要达到10A甚至1A的表面平整度,则是目前真空镀膜的主要技术内容和技术瓶颈。具体的控制因素将根据下面不同的涂层进行详细说明。

2.化学成分的均匀性:

也就是说,在薄膜中,化合物的原子组成会因尺度小而容易产生不均匀的特性。如果薄膜的镀膜工艺不科学,可能是其他比例。镀膜不是想要的膜的化学成分,这也是真空镀膜的技术含量。

3.晶格有序的均匀性;

这就决定了薄膜是单晶、多晶和非晶,是真空镀膜技术中的一个热点问题。详见下文。

有两个主要的分类类别:

蒸发沉积和溅射沉积包括很多种,包括真空离子蒸发、磁控溅射、MBE分子束外延、溶胶-凝胶法等。

对于蒸发镀膜:

一般将靶材加热,使表面成分以原子团或离子的形式蒸发并沉积在衬底表面,通过成膜过程(散点-岛状结构-杂散结构-层状生长)形成薄膜。

厚度均匀性主要取决于:

1.衬底材料和靶材料的晶格匹配度

2.基板表面温度

3.蒸发功率和速率

4.真空度

5.涂层时间和厚度。

成分均匀性:

保证蒸镀成分的均匀性并不容易,具体可以控制的因素同上。但由于原理的限制,对于非单组分镀膜,蒸发镀膜的组分均匀性并不好。

颗粒均匀性:

1.晶格匹配度

2.衬底温度

3.蒸发率