改善溅射镀膜的真空控制

薄膜涂层的进步对我们日常生活的几乎所有领域都产生了深远的影响，虽然很多肉眼不可见，只是微观可测。

薄膜表面功能化涂层的实施目的一般有：一是赋予薄膜新的功能；二是对薄膜进行保护提升耐用率；三是对薄膜起到装饰作用。薄膜的制备方法很多，但所有方法都集中于沉积从几个原子到几个微米的材料层。 

产生薄膜的最常用的方法之一是溅射镀膜，溅射镀膜是指在真空室中，利用荷能粒子轰击镀料表面，使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。

此篇文章我们将带您了解有关薄膜涂层技术，以及真空如何使该过程更有效，更精确和更可靠。

 防反射/高反射涂层

当光从具有一个折射率的介质移动到具有不同折射率的介质(例如空气到玻璃)时，其中的某些光被反射而不是透射，分层涂层允许根据波长选择性过滤光。举个栗子，如多层涂层的眼镜有助于保护我们的视力，使其免受有害紫外线(<400nm)的伤害。还有，非荧光试样在通过荧光染料或荧光抗体染色后，可以在荧光显微镜下就可从颜色和反差中清晰地分辨其中不同的细胞组织。

图片由美国国立卫生研究院提供

用荧光蛋白描绘的培养的HeLa癌细胞图解了高尔基体(橙色)、微管(绿色)和带有DNA的细胞核染成了蓝色。荧光激发和分色是通过薄膜涂覆的滤光片实现的。

 透明导电氧化物涂层

透明导电氧化物(TCO)涂层允许涂覆几乎不可见的导电涂层。应用最多的集中TCO材料是：氧化铟锡(ITO，In2O3：Sn)，掺铝的氧化锌(AZO，ZnO：Al)，掺氟的氧化锡(FTO，SnO2：F)，掺锑的氧化锡(ATO，Sn2O：Sb)等。TCO的应用领域非常广，主要用于液晶显示器的透明电极、触摸屏、柔性OLED屏幕、光波导元器件以及薄膜太阳能电池等领域。有些导电涂层还启用了一些独特的传感器和应变监测技术。

 类金刚石碳镀膜(DLC)

随着像Duralar技术之类的公司开发专门设计用于制造DLC涂层的涂层工具，这些涂层之所以如此命名，是因为它们提供了与钻石相同的许多特性：耐磨性(机械或化学)，硬度和润滑性。这些高性能涂料正逐渐用于许多以前需要大量润滑剂(通常基于化石燃料)以防止磨损的机械过程中。汽车部件和切削工具通常涂有DLC涂层。DLC与合成钻石非常相似，通常使用化学气相沉积(CVD)进行涂覆。CVD与上述提到的其他薄膜更常用的溅射涂层不同。 DLC还用于微电子，医疗设备，显示器和传感器。

经许可使用的图片

Duralar Centurion系统用于DLC的生产性，高成本效益应用。

 生物相容性涂层

溅射在产生生物相容性涂层中也很有用。医疗设备制造商面临的挑战之一是找到具有所需特性(通常具有耐化学，生物和机械磨损性能)且不刺激免疫反应(通常称为“排斥”)的材料。由于它们的生物反应性，许多通常很适合的材料无法使用。在许多情况下，可以屏蔽刺激免疫反应的材料，并使其与适当的硬质涂层具有生物相容性， 典型的涂层包括氮化钛(TiN)及其变体。

综上所述，有许多用于沉积薄膜层的方法，而最受欢迎的工艺之一是溅射镀膜(技术上是物理气相沉积的一种形式)。溅射镀膜的工作原理是在极低的压力(真空条件)让具有足够高能量的粒子轰击固体靶表面使靶中的原子发射出来，沉积到基片上成膜。

溅射镀膜有两类：离子束溅射和气体放电溅射,我们今天说说离子束溅射(IBS)吧。

在离子束溅射(IBS)中，在真空室中，利用离子束轰击靶表面，使溅射出的粒子在基片表面成膜。溅射技术通常需要先将腔室抽空，然后添加惰性气体以产生等离子体(通常是氩气)。在反应溅射中，添加其他气体(通常是氧气或氮气)以产生沉积在基片表面的反应产物。然后，要创建合适的腔室条件，需要协调真空度，氩气(或类似气体)输入以及潜在的反应气体输入。

真空控制在溅射镀膜系统中的作用

溅射镀膜系统的性能取决于许多因素，其中工艺气体压力和系统整体压力是最重要的因素，高精度、低延迟、成本效益和快速控制通常是操作中的关键因素。Alicat艾里卡特层流差压工作原理可以确保快速和准确地控制输入气体。Alicat艾里卡特质量流量控制器响应时间快达30ms，并且可以将多个参数(体积、质量流量、压力和温度)以高达1000次/秒的频率反馈至系统。大多数Alicat艾里卡特质量流量控制器的准确度是读数0.6％，可确保传输精确的气体量。Alicat艾里卡特质量流量控制器内置多个参数供轻松切换，可以快速、轻松地控制气体(尤其是用于产生等离子体的氩气)的流量。

控制溅射室内的真空度也是溅射镀膜工艺的重要组成部分。Alicat Conductor系列新产品可支持同时测量和控制室内的真空度，并集成了真空计、真空控制器和节流阀的功能。Alicat Conductor系列可确保完成指定的真空度，使溅射室具备薄膜沉积的条件，随着沉积过程的开始，其他气体的引入以及温度的变化会影响反应室条件和后续的过程控制。在整个过程中，Alicat Conductor可确保溅射室内的压力水平与您对过程控制的要求保持一致。

上图为典型的真空镀膜系统，包含压力表、压力控制器和节流阀

上图为简化的真空镀膜系统，Alicat Conductor替换多个组件, 从而提高了系统的响应速度并提高了效率

Alicat Conductor™系列集成真空控制器旨在快速控制泵送真空过程的压力，可集成到您的系统中，替换多个组件。即使在低至10mTorr的低量程下，我们的传感器也可以高精度工作。

Alicat Conductor系列使用的数字和模拟接口(或工业协议)，与真空控制系统无缝对接，这弥合了质量流量控制系统和真空控制系统之间通常存在的通讯差距，从而可以从公共界面轻松访问过程控制。Alicat的数字式显示屏，可让您一目了然地了解溅射室状态。

立即与我们联系，我们可按照您的要求定制质量流量控制器和真空控制器来帮助您提高真空镀膜工艺的精确度和效率。

作者：

- Chroma Technology(一家主要生产干涉滤光片的公司,致力于生产高精度波谱控制,高信噪比,斜率陡的滤光片。

- Alicat