薄膜沉積指的是在基底上沉積特定材料，形成薄膜，使其具有光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等性能。按照沉積的原理可以將薄膜沉積方式分為物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積和原子層沉積方法。
影響薄膜附著(zhù)力的因素很多。薄膜的沉積溫度是通過(guò)影響界面形態(tài)來(lái)影響薄膜的附著(zhù)力的。較低的沉積溫度，缺乏界面原子的擴散和化學(xué)鍵合，薄膜的附著(zhù)力主要來(lái)源于機械嚙合和范德瓦爾斯引力，附著(zhù)力較小，剝離薄膜的功大約0.1eV/原子量級，并且附著(zhù)力隨著(zhù)界面原子間距的增加而迅速降低;較高的沉積溫度,界面發(fā)生明顯的擴散構成化學(xué)鍵合界面附著(zhù)力明顯增大，可達1~10eV/原子量級，利用表面活化劑或者清潔劑活化襯底表面和采用一定能量的離子轟擊襯底，可以減少表面污染，促進(jìn)表面原子的擴散，有利于形成有效的界面機械嚙合和化學(xué)鍵合,提高界面附著(zhù)力。薄膜與襯底材料的性質(zhì)對附著(zhù)力也有重要的影響。鍵合類(lèi)型差別大、潤濕性較差的物質(zhì)之間不易形成較強的鍵合,附著(zhù)力很差如Au在Si02襯底上附著(zhù)力就較差;具有相同或相近化學(xué)鍵合類(lèi)型或鍵合類(lèi)型雖有差異但其相互間的化學(xué)親和力較高時(shí),都可以有效地降低薄膜與襯底間的界面能,提高薄膜的附著(zhù)力，如Au和Cu之間、Cu和Zn之間形成良好的附著(zhù)，但較厚、較脆的界面化合物也會(huì )造成界面附著(zhù)性能的惡化。
膜層與基體結合牢固有兩個(gè)基本條件。第一,膜層與基體之間的間隙要盡可能得小。第二,膜層與基體之間要有盡可能多的接觸面,而增大接觸面積,提高表面粗糙度是一個(gè)非常有效的方法。而基材要想達到以上目的,必須對基材進(jìn)行必要的表面預處理,表面預處理的方法有很多種,但這些方法都必須達到以下兩個(gè)目的第一,盡可能徹底地清除基材表面的雜質(zhì),盡可能徹底地暴露基體的新鮮表面。第二,使表面生成一定程度的粗糙度,擴大基材表面的實(shí)際表面積,增加基材表面單位面積上膜層的結合力。
薄膜沉積前等離子清洗的目的
等離子清洗即是高能粒子轟擊基材,去除基材表面油脂、氧化物和氣體等污染物的過(guò)程。其目的在于為膜層和基體之間良好的結合提供環(huán)境條件離子轟擊對基材表面原子有激活作用從而為膜層原子與基材的鍵合提供一定能量條件。
薄膜沉積前進(jìn)行等離子清洗可以清除或減少基材表面污染及氧化物等不利于膜層結合強度的因素,并能形成微觀(guān)粗糙表面,使膜層和基體的結合面積增大,有利于結合強度的提高。
等離子清洗的優(yōu)勢
等離子清洗具有如下優(yōu)勢：第一，工件經(jīng)過(guò)等離子清洗后很干燥，可直接送入沉積設備內進(jìn)行下次沉積；第二，該方法是一種環(huán)保的綠色清洗方法，清洗后不會(huì )產(chǎn)生有害污染物；第三，等離子體可深入物體的微細孔眼和凹陷內部進(jìn)行深度清洗，有利于下次沉積；第四，清洗效率高，整個(gè)清洗工藝流程可在幾分鐘內完成；第五，可處理不同的基材，無(wú)論是金屬、半導體、氧化物還是高分子材料，都可用等離子體進(jìn)行處理，該方法非常適合在柔性沉積制造中使用；第六，在完成清洗的同時(shí)，可改變材料的表面性能，如增強表面的潤濕能力、改善膜的附著(zhù)力等，有利于下次沉積時(shí)層與層之間的結合。
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