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濺鍍是利用氬離子轟擊靶材,擊出靶材原子變成氣相並析鍍於基材上。
濺鍍具有廣泛應用的特性,幾乎任何材料均可析鍍上。
1) 濺鍍的優點與限制. i) 優點. a) 無污染.
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Aug13Wed200809:26
請問~」真空濺鍍」跟」真空電鍍」的差別在哪?www.tool-tool.com
BewiseInc.www.tool-tool.comReferencesourcefromtheinternet.電鍍的基本裝置是一電化學電池由陰極、陽極、電源供應器、電鍍液所組成。
1)陰極-放置基板或欲電鍍物,隨工件之種類可區分為:i)連續帶狀電鍍:以移動帶狀物為陰極,如鋼捲。
ii)大量小型工件電鍍:置於滾桶。
iii)大型工件:此個別的工件掛置於陰極。
2)陽極消耗性陽極:由欲鍍到基板上的鍍層金屬製成,此陽極會在電鍍過程中溶解,以提供電鍍所需之金屬離子。
例如:鍍錫使用之陽極塊或鍍鎳之鎳餅等。
非消耗性陽極:此種陽極只是單純作為電的通路並不會溶解,如石墨、鉛及其合金,白金鈦網,鍍氧化物(如氧化銠(RuO2),氧化銥(IrO2))之鈦網、不銹鋼。
電鍍所需的金屬離子是由電鍍液提供。
例如於電子元件的導線架鍍錫、鍍鎳。
3)電鍍液-提供電鍍時電的通路、金屬離子及添加劑以控制電鍍層性質。
電鍍液於電鍍操作時一般藉機械攪拌或氣泡攪拌。
4)電源供應器—可提供直流電或脈衝電流。
濺鍍是利用氬離子轟擊靶材,擊出靶材原子變成氣相並析鍍於基材上。
濺鍍具有廣泛應用的特性,幾乎任何材料均可析鍍上。
1)濺鍍的優點與限制i)優點a)無污染b)多用途c)附著性好ii)限制a)靶材的製造受限制b)靶材的受損,如陶瓷靶材,限制了使用能量的範圍c)析鍍速率低2)濺鍍系統i)分類a)平面兩極式:靶材為負極,基材為正極b)三極式:由陽極,陰極,外加電子源等三種電極所組成的系統。
外加電子源產生電場加速正極離子化的氣體分子。
三極式系統不能使用於反應性濺鍍,因為電子會影響反應氣體與污染燈絲。
c)磁控濺鍍:利用磁場作用提高濺鍍速率d)反應濺鍍:將反應性氣體導入真空腔中,並與金屬原子產生化合物以鍍著。
ii)電流的分類a)直流電濺鍍-應用於導電基材與鍍層b)交流(或射頻)電濺鍍-應用於導電或非導電基材與鍍層3)濺鍍系統組合i)靶材在濺鍍時,經電漿中的正離子轟擊,而析鍍於基材的鍍層材料;靶材通常是陰極。
ii)濺鍍的通量濺鍍時的通量即為濺鍍原子的流量。
流量原子的組成與經冷卻,且未產生內擴散的靶材相同。
同一靶材的所有材料之濺鍍速率大致相同。
(然而,蒸鍍的蒸鍍速率並不同)。
iii)接地屏蔽將離子侷限於僅轟擊與濺鍍靶材;避免靶材夾治具被濺擊。
屏蔽與靶材之間的距離必須小於暗帶(darkspace)的厚度,因此,在高頻(13.5MHz)或高壓使用時,此距離較近。
iv)擋板設置在兩個電極之間的活動板。
通常濺擊清潔靶材(靶材可能會在裝載或操作時受到大氣的污染)時移置於靶材與基材之間。
v)靶材的冷卻當外加能量輸入系統,會使靶材的溫度提高,並損壞靶材與夾治具的結合,因此必須冷卻。
一般靶材都是用水冷卻之。
vi)基材溫度的控制利用電阻與光源等加熱。
一般而言,基材的表面溫度會因輝光放電,而高於塊材。
4)絕緣體的濺鍍絕緣薄膜可利用射頻濺鍍或反應濺鍍。
若採用直流電濺鍍,將迅速造成表面電荷堆積而無法濺鍍。
i)射頻電濺鍍(RFSputtering)使用頻率為13.56MHz的射頻電源,使靶材與鍍層表面能被離子與電子交替的轟擊,以避免電荷的堆積。
ii)射頻濺鍍的優點a)電子轟擊離子化的效率增高,且操作壓力比較低(<1mtorr)>b)減少電弧(電弧的產生是由於粉塵或加熱蒸發的氣體)iii)反應濺鍍(Reactivespuutering)將反應性氣體加入氬氣中,如Ar+H2S,而與濺鍍原子,如鎘形成硫化鎘。
(例如,在氬氣加氮氣的環境下濺鍍鈦,會形成氮化鈦)。
其可為直流電或射頻反應濺鍍。
5)磁控濺鍍(MagnetronSputtering)"Magnetron"意指"磁化的電子"(MagneticalElectron)i)優點與缺點磁控濺鍍雖會增加濺鍍速率,相對地,亦會加速靶材的損耗。
由於基材與電漿間的距離較大,使基材較遠離電漿可在低的工作溫度進行濺鍍。
ii)操作方法由垂直的電場和磁場的結合組成。
由於電磁的交互作用,促進電子集中於靶材附近,以提升離子化效應如下圖所示。
a)磁場會使負極表面形成電子的聚集處,離子會因受限的電子源的靜電效應而聚集。
b)電子能有效聚集於靶材的表面,使離子化效率提高並提高濺鍍速率。
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