磁控溅射的原理: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×B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。对于大部分材料,只要能制成靶材,就可以实现溅射。贵州双靶磁控溅射用处
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。湖南射频磁控溅射技术物相沉积技术普遍应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域。
真空磁控溅射的分类:平面磁控溅射:平衡平面溅射是较常用的平面靶磁控溅射,磁力线有闭合回路且与阴极平行,即在阴极表面构成一个正交的电磁场环形区域。等离子体被束缚在靶表面距离靶面大约60cm的区域,通常在基片上加负偏压来改善膜与基体的结合能力;非平衡平面磁控溅射为了将等离子区域扩展,利用磁体摆放方式的调整,可以方便的获得不同的非平衡磁控源。圆柱磁控溅射沉积技术:利用圆柱形磁控阴极实现溅射的技术磁控源是关键部分,阴极在中心位置的叫磁控源;阳极在中心位置的叫反磁控源。
磁控溅射又称为高速低温溅射。在磁场约束及增强下的等离子体中的工作气体离子,在靶阴极电场的加速下,轰击阴极材料,使材料表面的原子或分子飞离靶面,穿越等离子体区以后在基片表面淀积、迁移较终形成薄膜。与二极溅射相比较,磁控溅射的沉积速率高,基片升温低,膜层质量好,可重复性好,便于产业化生产。它的发展引起了薄膜制备工艺的巨大变革。磁控溅射源在结构上必须具备两个基本条件:(1)建立与电场垂直的磁场;(2)磁场方向与阴极表面平行,并组成环形磁场。在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和阳极,就构成直流三极溅射。
磁控溅射的工艺研究:1、系统参数:工艺会受到很多参数的影响。其中,一些是可以在工艺运行期间改变和控制的;而另外一些则虽然是固定的,但是一般在工艺运行前可以在一定范围内进行控制。两个重要的固定参数是:靶结构和磁场。2、靶结构:每个单独的靶都具有其自身的内部结构和颗粒方向。由于内部结构的不同,两个看起来完全相同的靶材可能会出现迥然不同的溅射速率。在镀膜操作中,如果采用了新的或不同的靶,应当特别注意这一点。如果所有的靶材块在加工期间具有相似的结构,调节电源,根据需要提高或降低功率可以对它进行补偿。在一套靶中,由于颗粒结构不同,也会产生不同的溅射速率。这也需要在镀膜期间加以注意。不过,这种情况只有通过更换靶材才能得到解决,这时候为了得到优良的膜层,必须重新调整功率或传动速度。因为速度对于产品是至关重要的,所以标准而且适当的调整方法是提高功率。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。湖南直流磁控溅射处理
这提高了薄膜工艺的效率,使它们能够在较低的压力下更快地生长。贵州双靶磁控溅射用处
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。其中无机非金属靶材又可分为氧化物、硅化物、氮化物和氟化物等不同种类靶材。根据几何形状的不同,靶材可分为长方体形靶材、圆柱体靶材和不规则形状靶材;此外,靶材还可以分为实心和空心两种类型靶材。目前靶材较常用的分类方法是根据靶材应用领域进行划分,主要包括半导体领域应用靶材、记录介质应用靶材、显示薄膜应用靶材、光学靶材、超导靶材等。其中半导体领域用靶材、记录介质用靶材和显示靶材是市场需求规模较大的三类靶材。贵州双靶磁控溅射用处