广州多层磁控溅射设备

真空磁控溅射涂层技术与真空蒸发涂层技术的区别：真空磁控溅射涂层技术不同于真空蒸发涂层技术。溅射是指荷能颗粒轰击固体表面，使固体原子或分子从表面射出的现象。大多数粒子是原子状态，通常称为溅射原子。用于轰击目标的溅射颗粒可以是电子、离子或中性颗粒，因为离子很容易加速电场下所需的动能，所以大多数都使用离子作为轰击颗粒。溅射过程是基于光放电，即溅射离子来自气体放电。不同的溅射技术使用不同的光放电方法。直流二极溅射采用直流光放电，三极溅射采用热阴极支撑光放电，射频溅射采用射频光放电，磁控溅射采用环磁场控制的光放电。真空磁控溅射涂层技术与真空蒸发涂层技术相比有许多优点。如任何物质都能溅射，特别是高熔点和低蒸汽压力的元素和化合物；溅射膜与基板附着力好；膜密度高；膜厚可控，重复性好。此外，蒸发法与溅射法相结合，即离子镀。该方法具有附着力强、沉积率高、膜密度高等优点。物相沉积技术工艺过程简单，对环境改善，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。广州多层磁控溅射设备

非平衡磁控溅射的磁场有边缘强，也有中部强，导致溅射靶表面磁场的“非平衡”。磁控溅射靶的非平衡磁场不只有通过改变内外磁体的大小和强度的永磁体获得，也有由两组电磁线圈产生，或采用电磁线圈与永磁体混合结构，还有在阴极和基体之间增加附加的螺线管，用来改变阴极和基体之间的磁场，并以它来控制沉积过程中离子和原子的比例。非平衡磁控溅射系统有两种结构，一种是其芯部磁场强度比外环高，磁力线没有闭合，被引向真空室壁，基体表面的等离子体密度低，因此该方式很少被采用。另一种是外环磁场强度高于芯部磁场强度，磁力线没有完全形成闭合回路，部分外环的磁力线延伸到基体表面，使得部分二次电子能够沿着磁力线逃逸出靶材表面区域，同时再与中性粒子发生碰撞电离，等离子体不再被完全限制在靶材表面区域，而是能够到达基体表面，进一步增加镀膜区域的离子浓度，使衬底离子束流密度提高，通常可达5mA/cm2以上。这样溅射源同时又是轰击基体表面的离子源，基体离子束流密度与靶材电流密度成正比，靶材电流密度提高，沉积速率提高，同时基体离子束流密度提高，对沉积膜层表面起到一定的轰击作用。广州多层磁控溅射设备在热阴极的前面增加一个电极，构成四极溅射装置，可使放电趋于稳定。

磁控溅射的工艺研究：1、磁场：用来捕获二次电子的磁场必须在整个靶面上保持一致，而且磁场强度应当合适。磁场不均匀就会产生不均匀的膜层。磁场强度如果不适当，那么即使磁场强度一致也会导致膜层沉积速率低下，而且可能在螺栓头处发生溅射。这就会使膜层受到污染。如果磁场强度过高，可能在开始的时候沉积速率会非常高，但是由于刻蚀区的关系，这个速率会迅速下降到一个非常低的水平。同样，这个刻蚀区也会造成靶的利用率比较低。2、可变参数：在溅射过程中，通过改变改变这些参数可以进行工艺的动态控制。这些可变参数包括:功率、速度、气体的种类和压强。

直流磁控溅射所用的电源是直流高压电源，通常在300～1000V，特点是溅射速率快，造价低，后期维修保养廉价。可是只能溅射金属靶材，假如靶材是绝缘体，随着溅射的深化，靶材会聚集很多的电荷，导致溅射无法持续。因而关于金属靶材通常用直流磁控溅射，因为造价廉价，结构简略，目前在工业上使用普遍。脉冲磁控溅射是采用脉冲电源或者直流电源与脉冲生成装置配合，输出脉冲电流驱动磁控溅射沉积。一般使用矩形波电压，既容易获得又有利于研究溅射放电等离子体的变化过程。工作模式与中频溅射。溅射的金属膜通常能获得良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能。

磁控溅射的优点：（1）基板有低温性。相对于二级溅射和热蒸发来说，磁控溅射加热少。（2）有很高的沉积率。可溅射钨、铝薄膜和反应溅射TiO2、ZrO2薄膜（3）环保工艺。磁控溅射镀膜法生产效率高，没有环境污染。（4）涂层很好的牢固性，溅射薄膜与基板，机械强度得到了改善，更好的附着力。（5）操作容易控制。镀膜过程，只要保持压强、电功率溅射条件稳定，就能获得比较稳定的沉积速率。（6）成膜均匀。溅射的薄膜密度普遍提高。（7）溅射的金属膜通常能获得良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能。（8）溅射可连续工作，镀膜过程容易自动控制，工业上流水线作业。磁控溅射具有设备简单、易于控制、涂覆面积大、附着力强等优点。河南磁控溅射实验室

磁控溅射靶材的分类：根据材料的成分不同，靶材可分为金属靶材、合金靶材、无机非金属靶材等。广州多层磁控溅射设备

磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不只很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下较终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。广州多层磁控溅射设备

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