直流磁控溅射电源技术的应用现状和存在问题思考

1.直流磁控溅射电源技术的应用现状

直流磁控溅射电源技术不仅是科学研究和精密电子制造中常见的薄膜制备技术，经过多年的不断改进和发展，它也成为重要的工业化大面积真空镀膜技术之一，广泛应用于玻璃、汽车、医疗卫生、电子工业等行业和民生领域。比如直流磁控溅射电源工艺生产的镀膜玻璃，可以由多层金属或金属氧化物制成，允许能量通过率和反射率任意调节，具有很好的美学效果，因此越来越多地应用于现代建筑领域。例如，直流磁控溅射电源技术还可以应用于织物涂层，应用于安全领域，如防触电、电磁屏蔽和机器人防护织物等。也可用于制造染料。这种涂层织物在医疗保健、环境保护、电子工业等领域有着重要的应用。

这里简单介绍一个实用的直流磁控溅射电源系统。它是射频直流磁控溅射电源系统和多靶溅射系统。该设备由直流磁控溅射电源台、制冷装置、涡轮分子泵和气体流量控制器组成。在溅射真空室中，通过在第二靶位置使用RF电源对靶进行直流磁控溅射电源。靶上方设有衬底行走单元，可实现不同靶位的循环移动。可以控制行走单元的旋转速度、时间和目标位置，以获得更均匀的薄膜。气体流量控制仪器可以测量溅射气体如氩气和真空室中的压力。同时这套系统自带衬底加热装置，可以支持衬底加热到400摄氏度。通过加热电源、温度计、电炉丝和温度控制装置，对衬底进行升温和保温准备。涡轮分子泵系统的主要功能是向真空室中泵入空气，以尽可能实现室内的真空环境。一般先开启机械泵和预阀，再开启低阀、分子泵和高阀，实现真空室的抽真空过程。制冷装置主要采用水冷方式，可以对靶材、溅射源和分子泵进行冷却，使设备在高温下不会损坏，溅射靶材和溅射源的温度也能得到很好的维持。

2.直流磁控溅射电源技术应用中的问题与思考。

随着科技、经济和社会的发展，人们对直流磁控溅射电源技术提出了更高的要求，其缺点也日益显现，人们在不断地研究和改进这项技术。

一个重要问题是靶材利用率低，不利于工业生产的成本控制。靶材是直流磁控溅射电源中很基本的消耗品，不仅消耗量大，而且对整个工艺、效果和工艺周期都有相当大的影响。然而，目前对于大多数直流磁控溅射电源设备来说，溅射靶在溅射过程中总是产生不均匀的烧蚀。目标一旦分解，就报废了。因此，目标利用率总是很低，一般低于30%。虽然标的可以回收，但是对于企业的成本控制和产品的竞争力还是有很大的影响。为了提高靶材的利用率，目前国内磁控镀膜的主要研究方向仍集中在磁场的优化设计上，而靶材冷却系统等其他领域的设计还较少。目前常用的方法是通过旋转磁场增加溅射面积，改变平面靶的结构来提高靶的利用率，取得了良好的效果。

另一个主要问题是涂布机的均匀性低。镀膜机的均匀性直接影响光学薄膜的质量，精密的均匀性可以提高良性镀膜。目前涂布机均匀度的精度要求需要达到0.1%甚至更高。但目前市场上主流的涂布机均匀度只能达到1%。国内某研究团队开发了通过改进镀膜机夹具来提高均匀性的方案，为镀膜高性能薄膜和改善良性镀膜提供了新的方法。