四川直流磁控溅射实验室

在各种溅射镀膜技术中，磁控溅射技术是较重要的技术之一，为了制备大面积均匀且批量一致好的薄膜，釆用优化靶基距、改变基片运动方式、实行膜厚监控等措施。多工位磁控溅射镀膜仪器由于其速度比可调以及同时制作多个基片，效率大幅度提高，被越来越多的重视和使用。在实际镀膜中，有时靶材料是不宜中间开孔的，而且对于磁控溅射系统，所以在实际生产中通过改变靶形状来改善膜厚均匀性的方法是行不通的。因此找到一种能改善膜厚均匀性并且可行的方法是非常有必要且具有重要意义的。磁控溅射设备的主要用途：各种功能性薄膜：如具有吸收、透射、反射、折射、偏光等作用的薄膜。四川直流磁控溅射实验室

磁控溅射设备原子的能量比蒸发原子的能量大许多倍;入射离子的能量很低时，溅射原子角散布就不完全符合余弦散布规律。角散布还与入射离子方向有关。从单晶靶溅射出来的原子趋向于集中在晶体密度大的方向,因为电子的质量很小，所以即便运用具有高能量的电子炮击靶材也不会发生溅射现象。因为溅射是一个杂乱的物理进程，涉及的因素许多，长期以来关于溅射机理虽然进行了许多的研究，提出过许多的理论，但都难以完善地解说溅射现象。广东省科学院半导体研究所。湖南共溅射磁控溅射镀膜真空磁控溅射镀膜这种工艺可以沉积任何氧化物、碳化物以及氮化物材料的薄膜。

影响磁控溅射镀膜结果的因素：1、溅射功率的影响,在基体和涂层材料确定的情况下,工艺参数的选择对于涂层生长速率和涂层质量都有很大的影响.其中溅射功率的设定对这两方面都有极大的影响.2、气压的影响,磁控溅射是在低气压下进行高速溅射,为此需要提高气体的离化率,使气体形成等离子体.在保证溅射功率固定的情况下,分析气压对于磁控溅射的影响。磁控溅射镀膜的产品优点：1、几乎所有材料都可以通过磁控溅射沉积,而不论其熔化温度如何;2、可以根据基材和涂层的要求缩放光源并将其放置在腔室中的任何位置;3、可以沉积合金和化合物的薄膜,同时保持与原始材料相似的组成。

磁控直流溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极，从而该方法只能溅射导体材料，不适于绝缘材料。因为轰击绝缘靶材时，表面的离子电荷无法中和，这将导致靶面电位升高，外加电压几乎都加在靶上，两极间的离子加速与电离的机会将变小，甚至不能电离，导致不能连续放电甚至放电停止，溅射停止。故对于绝缘靶材或导电性很差的非金属靶材，须用射频溅射法（RF）。溅射过程中涉及到复杂的散射过程和多种能量传递过程：入射粒子与靶材原子发生弹性碰撞，入射粒子的一部分动能会传给靶材原子；某些靶材原子的动能超过由其周围存在的其它原子所形成的势垒（对于金属是5-10eV），从而从晶格点阵中被碰撞出来，产生离位原子；这些离位原子进一步和附近的原子依次反复碰撞，产生碰撞级联；当这种碰撞级联到达靶材表面时，如果靠近靶材表面的原子的动能大于表面结合能（对于金属是1-6eV），这些原子就会从靶材表面脱离从而进入真空。磁控溅射特点：可制备成靶的材料广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶材。

磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近的阳极而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。湖南共溅射磁控溅射镀膜

磁控溅射所利用的环状磁场迫使二次电子跳栏式地沿着环状磁场转圈。四川直流磁控溅射实验室

平衡磁控溅射即传统的磁控溅射，是在阴极靶材背后放置芯部与外环磁场强度相等或相近的永磁体或电磁线圈，在靶材表面形成与电场方向垂直的磁场。沉积室充入一定量的工作气体，通常为Ar，在高压作用下Ar原了电离成为Ar+离子和电子，产生辉光放电，Ar+离子经电场加速轰击靶材，溅射出靶材原子、离子和二次电子等。电子在相互垂直的电磁场的作用下，以摆线方式运动，被束缚在靶材表面，延长了其在等离子体中的运动轨迹，增加其参与气体分子碰撞和电离的过程，电离出更多的离子，提高了气体的离化率，在较低的气体压力下也可维持放电，因而磁控溅射既降低溅射过程中的气体压力，也同时提高了溅射的效率和沉积速率。四川直流磁控溅射实验室

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