8) 非对称交流溅射。在振幅大的半周期内对靶进行溅射,在振幅小的
半周期内对基片进行离子轰击,清除吸附的气体,以获得高纯薄膜;
9) 离子束溅射。在高真空下,利用离子束溅射镀膜,是非等离子体状
态下的成膜过程。靶接地电位也可;
10) 吸气溅射。利用对溅射粒子的吸气作用,除去不纯物气体,能获得
纯度高的薄膜。
3 离子镀膜
离子镀膜技术是美国Sandia公司的D.M.Mattox于1963年首先提出来的。是在真空蒸发和真空溅射基础上发展起来的一种新的镀膜技术。离子镀的英文全称Ion Plating,简称IP。它是在真空条件下,应用气体放电实现镀膜的,即在真空室中使气体或蒸发物质电离,在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下,同时将蒸发物或其反应产物蒸镀在基片上。1972年,Banshah提出了在真空放电蒸镀时,导入反应气体生成化合物的方法,即(活性反应蒸镀法)(简称ARE法)。与此同时,在离子镀时代替氩气导入一部分反应气体生成化合物薄膜,形成了反应性离子镀法(简称RIP法)等等。
根据不同膜材的气化方式和离化方式,可构成不同类型的离子镀膜方式。膜材的气化方式有:电阻加热,电子束加热,等离子电子束加热,高频感应加热,阴极弧光放电加热等。气体分子或原子的离化和激活方式有:辉光放电型,电子束型,热电子型,等离子电子束型,多弧形及高真空电弧放电型,以及各种形式的离子源等。不同的蒸发源与不同的电离或激发方式可以有多种不同的组合。目前比较常用的组合方式有:
1) 直流二极型(DC IP)。利用电阻或电子束加热使膜材气化;被镀基
体作为阴极,利用高电压直流辉光放电将冲入的气体Ar(也可充少量反应气体)离化。这种方法的特点使:基板温升大,绕射性好,附
着性好,膜结构及形貌差,若用电子束加热必须用差压板;可用于镀耐腐蚀润滑机械制品。
2) 多阴极型。利用电阻或电子束加热使膜材气化;依靠热电子,阴极
发射的电子及辉光放电使充入的真空惰性气体或反应气体离化。这种方法的特点使:基板温升小,有时需要对基板加热可用于镀精密机械制品,电子器件装饰品。
3) 活性反应蒸镀法(ARE)。利用电子束加热使膜材气化;依靠正偏
置探极和电子束间的低压等离子体辉光放电或二次电子使充入的氧气,氮气等反应气体离化。这种方法的特点是:基板温升小,要对基板加热,蒸镀效率高,能获得氧化铝,氮化钛,碳化钛等薄膜;可用于镀机械制品,电子器件,装饰品。
4) 空心阴极离子镀(HCD)。利用等离子电子束加热使膜材气化;依
靠低压大电流的电子束碰撞使充入的气体Ar或其它惰性气体,反应气体离化。这种方法的特点使:基板温升小,要对基板加热,离化率高,电子束斑较大,能镀金属膜,介质膜,化合物膜;可用于镀装饰镀层,耐磨镀层,机械制品。
5) 射频离子镀(RF IP)。利用电阻或电子束加热使膜材气化;依靠射
频等离子体放电使充入的真空Ar及其它惰性气体,反应气体氧气,氮气等离化。这种方法的特点是:基板温升小,不纯气体少,成膜好,适合镀化合物膜。但匹配较困难。可应用于镀光学,半导体器件,装饰品,汽车零件等。
6) 增强ARE型。利用电子束进行加热;充入Ar,其它惰性气体,反
应气体氧气,氮气等;离化方式:探极除吸引电子束的一次电子,二次电子外,增强极发出的低能电子也可促进气体离化。这种方法的特
点是:基板温升小,要对基板加;可用于镀机械制品,电子器件,装饰品。
7) 低压等离子体离子镀(LPPD)。利用电子束进行加热;依靠等离子
体使充入的惰性气体,反应气体离化。这种方法的特点使:基板温升小,要对基板加热,结构简单,能获得氧化铝,氮化钛,碳化钛等例子化合物镀层;可用于镀机械制品,电子器件,装饰品。
8) 电场蒸发。利用电子束进行加热依靠电子束形成的金属等离子体进
行离化。这种方法的特点是:基板温升小,要对基板加热,带电场的真空蒸镀,镀层质量好;可用于镀电子器件,音响器件。
9) 感应离子加热镀。利用高频感应进行加热;依靠感应漏磁进行离化。
这种方法的特点是:基板温升小,能获得化合物镀层;可用于机械制品,电子器件,装饰品。
10) 集团离子束镀。利用电阻加热,从坩锅中喷出集团状蒸发颗粒。依
靠电子发射或从灯丝发出电子的碰撞作用进行离化。这种方法的特点是:基板温升小,即能镀金属膜又能直接镀化合物膜,如氧化锌等;可用于镀电子器件,音响器件。
11) 多弧离子镀。利用阴极弧光进行加热;依靠蒸发原子束的定向运动
使反应气体(或真空)离化。这种方法的特点使:基板温升较大,离化率高,沉积速率大;可用于镀机械制品,刀锯,模具。
4 真空镀膜技术的发展趋势
科技发展愈来愈快,信息高速公路,数字地球等新概念的提出,影响和带动了全球高科技的发展,目前,生命科学,环保科技,材料科学和纳米科技使高科技重点研究的领域;纳米科技中又以纳米电子学为优先研究领域。
目前计算机和信息技术的基础使超大规模继承电路;但下个世纪的基本元件将是纳米电子集成电路。它是微电子器件的下一代,有自己的理论,技术和材料。现有微电子器件的主要材料是极纯的硅,锗等晶体半导体。纳米电子器件有可能是以有机或无机复合晶体薄膜为主要原理,要求纯度更高,结构更完善。真空制备的清洁环境,有希望加工组装出纳米电子器件所要求的结构。
总之,表面和薄膜科学,微电子器件及纳米技术等迅速发展,将使一起开发和检测方法体系研究成为真空镀膜技术中的发展重点;而电子束蒸发源将是真空镀膜技术中的一种重要的加热方法和发展方向。