真空溅镀
Sputter溅镀原理
Sputter磁控溅镀原理Sputter在辞典中意思为：（植物）溅散。
此之所谓溅镀乃指物体以离子撞击时，被溅射飞散出。
因被溅射飞散的物体附著于目标基板上而制成薄膜。
在日光灯的插座附近常见的变黑现象，即为身边最赏见之例，此乃因日光灯的电极被溅射出而附著于周围所形成。
溅镀现象，自19世纪被发现以来，就不受欢迎，特别在放电管领域中尤当防止。
近年来被引用于薄膜制作技术效效佳，将成为可用之物。
薄膜制作的应用研究，当初主要为Bell Lab.及Western Electric公司，于1963年制成全长10m左右的连续溅镀装置。
1966年由IBM公司发表高周波溅镀技术，使得绝缘物之薄膜亦可制作。
后经种种研究至今已达“不管基板的材料为何，皆可被覆盖任何材质之薄膜”目的境地。
而若要制作一薄膜，至少需要有装置薄膜的基板及保持真空状况的道具（内部机构）。
这种道具即为制作一空间，并使用真空泵将其内气体抽出的必要。
一、真空简介：所谓真空，依JIS（日本工业标准）定义如下：较大气压力低的压力气体充满的特定的空真空单位相关知识如下：二、Sputter（磁控溅镀）原理：1、Sputter溅镀定义：在一相对稳定真空状态下，阴阳极间产生辉光放电，极间气体分子被离子化而产生带电电荷，其中正离子受阴极之负电位加速运动而撞击阴极上之靶材，将其原子等粒子溅出，此溅出之原子则沉积于阳极之基板上而形成薄膜，此物理现象即称溅镀。
而透过激发、解离、离子化……等反应面产生的分子、原子、受激态物质、电子、正负离子、自由基、UV 光（紫外光）、可见光……等物质，而这些物质混合在一起的状态就称之为电浆（Plasma ）。
下图为Sputter 溅镀模型（类似打台球模型）：图一中的母球代表被电离后的气体分子，而红色各球则代表将被溅镀之靶材（Si 、ITO&Ti 等），图二则代表溅镀后被溅射出的原子、分子等的运动情形；即当被加速的离子与表面撞击后，通过能量与动量转移过程（如图三），低能离子碰撞靶时，不能从固体表面直接溅射出原子，而是把动量转移给被碰撞的原子，引起晶格点阵上原子的链锁式碰撞。
真空溅射镀膜原理
真空溅射镀膜原理
真空溅射镀膜是一种常见的表面改性技术，通过在真空环境下，利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子脱离并沉积在基底材料上，从而形成一层薄膜。
真空溅射镀膜的基本原理是利用电弧、离子束或磁控溅射等方式产生高能粒子，这些粒子以高速撞击靶材表面，使其表面的原子或分子受到能量激发并脱离。
这些脱离的原子或分子会沿着各个方向扩散，并最终沉积在基底材料上，形成一层均匀的薄膜。
在真空中进行溅射镀膜的主要原因是避免氧气、水蒸气等气体中的杂质对溅射过程的干扰。
在真空环境下，氧气等气体的压力远低于大气压，杂质的浓度也相应较低，因此可以有效减少薄膜杂质的含量，提高薄膜的纯度。
真空溅射镀膜技术广泛应用于各个领域，例如光学镀膜、电子器件制造、材料改性等。
通过选择不同的靶材和基底材料，可以制备出各种具有不同功能和性质的薄膜材料，例如金属薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜等。
综上所述，真空溅射镀膜是一种利用高能粒子撞击靶材表面，使其原子或分子脱离并沉积在基底材料上的技术。
通过在真空环境下进行溅射，可以获得纯度较高的薄膜材料，具有广泛的应用前景。
真空溅镀原理
真空溅镀原理溅镀的原理如图主要主要利用辉光放电(glow discharge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面, 靶材的原子被弹出而堆积在基板表面形成薄膜。
溅镀薄膜的性质、均匀度都比蒸镀薄膜来的好,但是镀膜速度却比蒸镀慢很多。
新型的溅镀设备几乎都使用强力磁铁将电子成螺旋状运动以加速靶材周围的氩气离子化, 造成靶与氩气离子间的撞击机率增加, 提高溅镀速率。
一般金属镀膜大都采用直流溅镀,而不导电的陶磁材料则使用RF交流溅镀,基本的原理是在真空中利用辉光放电(glow discharge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面，电浆中的阳离子会加速冲向作为被溅镀材的负电极表面，这个冲击将使靶材的物质飞出而沉积在基板上形成薄膜。
一般来说，利用溅镀制程进行薄膜披覆有几项特点：(1)金属、合金或绝缘物均可做成薄膜材料。
(2)再适当的设定条件下可将多元复杂的靶材制作出同一组成的薄膜。
(3)利用放电气氛中加入氧或其它的活性气体，可以制作靶材物质与气体分子的混合物或化合物。
(4)靶材输入电流及溅射时间可以控制，容易得到高精度的膜厚。
(5)较其它制程利于生产大面积的均一薄膜。
(6)溅射粒子几不受重力影响，靶材与基板位置可自由安排。
(7)基板与膜的附着强度是一般蒸镀膜的10倍以上，且由于溅射粒子带有高能量，在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜，同时此高能量使基板只要较低的温度即可得到结晶膜。
(8)薄膜形成初期成核密度高，可生产10nm以下的极薄连续膜。
(9)靶材的寿命长，可长时间自动化连续生产。
(10)靶材可制作成各种形状，配合机台的特殊设计做更好的控制及最有效率的生产。
一、DC Sputtering原理：(适合导体材料的溅镀)在真空溅镀舱中，打入Ar，电极加数KV的直流电，因而产生辉光放电。
辉光放电将产生Ar( )电浆，电浆中因阴极电位降而加速(阴极带负电荷)，冲撞target表面，使target表面粒子溅射，溅射粒子沉积于substrate上，形成薄膜。
真空蒸镀与真空溅镀工艺介绍
真 空 镀 膜 与 水 电 镀 的 对 比
方
镀层保护 常用压强 镀层材料 镀层光泽 镀层颜色 镀层密度 镀层硬度 镀层厚度 镀层孔隙度 镀层附着性 镀层均匀性 镀层导电性 自动化程度 镀膜方式 工件摆放 工件材质 环 保
相关问题：
1、真空蒸镀和真空溅镀的镀膜的吸附性差异的原因？
蒸镀是附着，溅射是正负电极的强烈吸附，所以溅射的吸附更均匀密度也更大硬度也大，价 格溅射比蒸镀要贵10%——20%。
前处理 装配 清洗处理
真空溅镀
UV照射烘干
UV光油底漆
提高基材待镀层的附着性
UV光油面漆
提高基材已镀层的硬度和配色
UV照射烘干
成品
真空溅镀也可根据基材和靶材的特性直接溅射不用涂底漆，真空溅镀的镀层可通过调 节电流大小和时间来垒加，但不能太厚，太厚了表面原子垒加会出现小小的空洞间隙。 厚度范围0.2~2um。
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粒子碰撞原理：
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粒子碰撞原理：
基材
靶材原子等粒子
Ar+
氣體 靶材
Ar+
氣體 靶材
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真空溅镀气压要求：
真空溅镀要求在真空 状态中充入惰性气体 实现辉光放电，该工 艺要求真空度在 1.3×10-3Pa的分子 流状态。
真空泵实现高真 空状态。
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主要工艺流程：
真空镀膜工艺
产品设计部/ 周赛/ 2014年6月30日
前言
真空镀膜作为一种新兴的镀膜技术，其产品表面有超强的金属质感。被越来越多的应 用在化妆品、手机等电子产品的外壳、汽车标志、汽车车灯等的表面处理，其膜面不 仅亮度高，质感细腻逼真，可做出多种靓丽色彩，同时它还有制作成本较低，有利于 环境保护，较少受到基材材质限制的优点。
真空溅镀机真空系统常见故障及排除分析
前级真空度达不到 可能原因：
① 同上①与④ ② 前级真空探头有油 ③ 前级真空阀无打开 解决办法： ① 同上①与④ ② 清洁之 ③ 检查旁路阀及压缩气体供应 最高级真空达不到 可能原因： ① 真空仓门密封不良 ② 进气阀打开 ③ 系统内含水 ④ 在托盘转换期间有少许减弱 ⑤ 分子泵不工作 ⑥ 真空泵温度过高 ⑦ 真空探头检测不准确 解决办法： ① 关好密封门 ② 检查 24V 电路及阀芯是否漏气，必要时更换气阀 ③ 查泄漏来源更换密封件，如轴封等。 ④ 做一个泄漏测试，必须时更换气弹簧及相关气阀。 ⑤ 检查水流量及电源 ⑥ 检查水冷系统 ⑦ 清洁真空检测探头。 四、故障实例的分析与排除 1、现象：在抽真空时总达不到要求的真空度（如应达到 3.0×10-4bar；但检测结果总在 5.0×10-4bar 处停留，检查各级真空泵均无问题，且没有任何泄漏现象，并且通常是系统更换 阴级罩后，重启动时发生。 2、分析：真空泵，既无异样，又无泄漏，应检查真空探头，因在生产过程中，铝粉沉积 在真空仓内会弄脏真空探头，令其检测结果与实际值有差别。 3、解决办法：令系统在不工作状态，小心拆下真空探头，用专用工具拆下钨丝清洁，重 装后 OK
真空溅镀机真空系统常见故障及排除分析
一、真空溅镀机原理 真空镀膜是借助高能粒子轰击所产生的动量交换，把镀膜材料的原子从固体（靶）表面撞
出并放射出来。放在靶前面的基材拦截溅射出来的原子流，后者凝聚并形成镀层。轰击粒子一 般是重惰性气体离子，最常用的是氩。镀层物质变成蒸气相是通过一原子规模的机械过程（动 量交换）需在真空仓内的均匀磁电场内实现，通常采用直流放电，它不是化学过程或热过程， 而且装置中的磁性区域可防止等离子体与基材接触，因此对基材几乎没有热形响。适合应用于 产生光学反射击镀层，通常溅镀室内真空镀达到 3×10-3~3×10-5 bar 才可使系统正常工作。 二、常用光盘反射层溅涂机
真空溅镀[1].pp
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目
的
溅镀的目的是在基材上镀上金属镀 层(deposit)，改变基材表面性质或尺 deposit)， 寸。例如赋予金属光泽美观、物品的防 锈、防止磨耗、提高导电度、防ESD、 锈、防止磨耗、提高导电度、防ESD、 润滑性、强度、耐热性、耐候性、热处 理之防止渗碳、氮化 、尺寸错误或磨 耗之零件之修补。
真空濺鍍技術
批次或連續式： 批次優點在可獲得較佳真空度及可從事較 多層鍍膜；而連續式鍍膜速度較快；因此在設 備的選擇必須謹慎處理，例如DWDM 備的選擇必須謹慎處理，例如DWDM （DenseWavelength-Division Multiplexing， DenseWavelengthMultiplexing， 高密度多工分波器） 必須以批次方式生產為宜，而一般的電磁波防 治膜與抗反射膜等應採連續式方式較具經濟效 益.
何为真空蒸镀
在真空环境中，将材料加热并镀到基片上 称为真空蒸镀，或叫真空镀膜。 特点：基片及镀材必须加热，膜厚不是很 均匀；可作多层膜；蒸镀源由固态变为气 态
何为电镀？
电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉 积在工件表面，以形成均匀、致密、结合 力良好的金属层的过程，就叫电镀。 简单的理解，是物理和化学的变化或结合。 普通的说：电与化学物质（化学品）的结 成。
真空濺鍍技術
靶材的選擇： 濺鍍前一定需考慮薄膜功能，如此才能決 定靶材原料，同為反射膜，可因要求之頻段與 反射率不同，而有不同靶材的選擇；一般而言 濺鍍金屬材料只要注意其純度即可，但若為光 學級薄膜則必須考慮採化合物靶材或純元素靶 材，並配合電源供應器、入射氣體及濺鍍機種 類.
真空濺鍍技術
腔體打開的時機： 濺鍍效率會隨鍍膜開機時間增長而越趨升 高，因此非必要不得任意打開腔體，一般而言 當靶材接近耗盡時或大保養時方得打開. 當靶材接近耗盡時或大保養時方得打開.
真空溅镀工艺技术的应用
真空溅镀相比传统水电镀的优点
• 真空溅镀技术，由于镀膜施工过程都处于 真空状态下，不与水或氢气产生化学变化， 而生成有害化学物质，全程完全符合环保 规范与诉求，加上完工后的质量稳定性较 佳，加工成本亦最符合经济效益，而在所 有真空电镀中又以上述所介绍的溅镀工法 最普及。
真空溅镀相比传统水电镀的优点
• 事实上目前的 真空镀膜科技 技术水准已迅 速提升，现今 的真空电镀渐 渐成为主流， 取代传统水镀， 其使用范围亦 日渐广泛，不 仅传统产业， 连科技电子业 皆已涵盖。
真空濺射特色
• 欲濺射材料無限制, 任何常溫固態導電金屬及 有機材料、 絕緣材料皆可使用( 例: 銅、鉻、 銀、金、不銹鋼、鋁、氧化矽等) 。
• 被濺射基材幾無限制( ABS、PC、PP、PS、玻 璃、陶瓷、等) 。
• 膜質緻密均勻、膜厚容易控制。 • 附著力強。 • 可同時搭配多種不同濺射材料之多層膜。
性能比较
ห้องสมุดไป่ตู้
附着力 硬度 光泽度
水电镀
• 附着力一 般
• 硬度可达 5H
• 光泽度低
炉式溅镀
• 附着力一 般
• 硬度可达 2H~3H
• 光泽度一 般
连续式溅镀
• 镀膜施工过程 都处于真空状 态下，不与水 或氢气产生化 学变化，而生 成有害化学物 质，全程完全 符合环保规范 与诉求
连续式溅镀
• 附着力好
• 硬度可达 2H~3H
• 光泽度高
EHS影响比较
对环境 影响
水电镀
炉式溅镀
• 水电镀毒性大， 三废污染特别
严重,在人们 环保意识逐步
加强的今天, 它的发展,已 受到了各方各
面的制约。
• 镀膜施工过程 都处于真空状 态下，不与水 或氢气产生化 学变化，而生 成有害化学物 质，全程完全 符合环保规范 与诉求
真空镀分类
真空镀分类
真空镀是一种物理气相沉积（PVD）技术，它是在真空条件下，
利用蒸发或溅射等方法将金属或化合物沉积在基材表面形成薄膜的过程。
根据沉积方法的不同，真空镀可以分为以下几类：
1. 真空蒸发镀：将金属或化合物加热至蒸发温度，使其原子或分
子从源材料中蒸发出来，沉积在基材表面形成薄膜。
真空蒸发镀是一
种简单、经济、高效的真空镀技术，广泛应用于光学、电子、装饰等
领域。
2. 真空溅射镀：将金属或化合物作为靶材，在真空室内通过溅射
气体（通常为氩气）产生的离子撞击靶材，使靶材原子或分子溅射出来，沉积在基材表面形成薄膜。
真空溅射镀可以制备高质量、高附着力、高密度的薄膜，广泛应用于电子、光学、太阳能等领域。
3. 离子镀：将金属或化合物蒸发出来的原子或分子与离子混合，
在基材表面形成薄膜。
离子镀可以提高薄膜的附着力、密度和耐磨性，广泛应用于刀具、模具、航空航天等领域。
4. 化学气相沉积（CVD）：将金属或化合物的蒸气与反应气体在
真空室内反应，在基材表面形成薄膜。
CVD 可以制备高质量、高纯度、高密度的薄膜，广泛应用于半导体、太阳能、光学等领域。
真空镀是一种广泛应用的薄膜制备技术，可以根据不同的需求选择不同的沉积方法和工艺参数，制备出具有不同性能和功能的薄膜。
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濺鍍機工作原理
譯者：研發部陳頌文
「電光火石」這字眼，經常出現在金庸武俠小說，用來形容俠客或惡盜取人首級在極短暫的時間內，不過，這可不是金庸的專利呦！訊碟科技製造的光碟片那才是真正的「電光火石」啦！來喔，看看我們的CD, DVD部門隱藏的諸位俠客到底怎樣發功！！
一、DC Sputtering原理：(適合導體材料的濺鍍)
在真空濺鍍艙中，打入Ar，電極加數KV的直流電，因而產生輝光放電。
輝光放電將產生Ar()電漿，電漿中因陰極電位降而加速(陰極帶負電荷)，衝撞target表面，使target表面粒子濺射，濺射粒子沉積於substrate上，形成薄膜。
如何計算到substrate的濺射粒子數目呢?假設濺射到substrate的濺鍍粒子總量Q，則
，
: 常數，: target 的蒸發總量，P: 濺鍍用氣體壓力，d: target到substrate的距離。
，
:target離子電流，e:電子電荷量，s:濺鍍速率，A:濺鍍物原子量，N:。
一般來說，濺鍍時的放電電流，為放電壓，所以
，取決於target。
所以濺鍍於substrate的量正比於濺鍍裝置消耗電力()，反比於氣體壓力及target到substrate的距離。
二、RF Sputtering原理：(適合所有固體材料之濺鍍)
如果target為絕緣體，則由於target表面帶正電位(target接負電(陰極))，因而造成靶材表面與陽極的電位差消失，不會持續放電，無法產生輝光放電效應，所以若將直流供電改為RF電源，則絕緣體的target亦可維持輝光放電。
接RF電源後，電漿中電子移動度將大於離子移動度，target表面累積過剩電子，target表面直流偏壓為負電位，如此即可濺鍍。
為使電力充分導入放電，在高周波電源及電極間插入阻抗匹配電路。
阻抗匹配電路與target電極間串聯電容器，絕緣體target也會激起負電位偏壓。
此負電位約在高周波濺鍍施加電壓的峰值(實效值的倍)。
Target在水冷時同時施加RF高電壓，所以水冷配管要使用teflon等絕緣物，並用
假設濺鍍裝置流入target電流密度為
C: 電漿與target間的靜電容量，為target表面電位對時間的變化量。
Note: RF的頻率不可過高，否則會不易對target供給電力。
增加的話，則越容易產生濺鍍。
(也就是說在越短的時間內表面負電位增加越多的話，越容易濺鍍，所以在RF供電頻率容許範圍內，增加RF頻旅可增加成膜率)
三、濺鍍注意事項：
3.1 濺鍍時若欲增加成膜率，以提高cycle time，通常以加大濺鍍電壓或降低Ar 流量(減少Ar壓力)行之，但Ar流量若過低將產生無法形成輝光放電的危險，故最好還是以調整濺鍍功率及電壓為準。
3.2 當靶材變薄後，由於靶與透明片距離增加，所以成膜率將減少，請適時調整成膜率。
3.3 當僅濺鍍一種材質的靶材時，請儘量降低透明片的溫度以使濺鍍粒子打到透明片上不致得到過多能量，因而破壞鍵結，又反彈回去(適用於CD、DVD)。
但在鍍多層膜時，鍍第二層以上時即需提高溫度以使濺鍍面溫度與儘量與濺鍍粒子溫度接近，增加界面間的平整性(適用於CD-RW、DVD-RAM)。
3.4 Ar流量過高會造成濺鍍面粗糙或是孔洞增加，故請千萬要適量。