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        薄膜沉积技术
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        真空镀膜机磁控溅射原理及优点

        2021-08-02 13:40:45

        武汉科瑞达真空科技有限公司真空镀膜机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,它们的运动路径不仅很长,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的作用下最终沉积在基片上。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。

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        磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程,和靶原子碰撞,把部分动量传给靶原子,此靶原子又和其他靶原子碰撞,形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量,离开靶被溅射出来。

        现代表面工程的发展越来越多地需要用到各种化合物薄膜,反应磁控溅射技术是沉积化合物薄膜的主要方式之一。沉积多元成分的化合物薄膜,可以使用化合物材料制作的靶材溅射沉积,也可以在溅射金属或合金靶材时,通入一定的反应气体,如氧气、氮气,反应沉积化合物薄膜,后者被称这反应溅射。通常金属靶和反应气体较容易获得很高的纯度,因而反应溅射被广泛的应用沉积化合物薄膜。

        优点:

        (1)反应磁控溅射所用的靶材料

        (单元素靶或多元素靶)和反应气体(氧、氮、碳氢化合物等)纯度很高,因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。

        (2)通过调节反应磁控溅射中的工艺参数,可以制备化学配比或非化学配比的化合物薄膜,通过调节薄膜的组成来调控薄膜特性。

        (3)反应磁控溅射沉积过程中基板升温较小,而且制膜过程中通常也不要求对基板进行高温加热,因此对基板材料的限制较少。

        (4)反应磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜,并能实现单机年产上百万平方米镀膜的工业化生产。


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