黑龍江磁控濺射儀器

磁控濺射設(shè)備原子的能量比蒸發(fā)原子的能量大許多倍;入射離子的能量很低時(shí)，濺射原子角散布就不完全符合余弦散布規(guī)律。角散布還與入射離子方向有關(guān)。從單晶靶濺射出來的原子趨向于集中在晶體密度大的方向,因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量很小，所以即便運(yùn)用具有高能量的電子炮擊靶材也不會發(fā)生濺射現(xiàn)象。因?yàn)闉R射是一個(gè)雜亂的物理進(jìn)程，涉及的因素許多，長期以來關(guān)于濺射機(jī)理雖然進(jìn)行了許多的研究，提出過許多的理論，但都難以完善地解說濺射現(xiàn)象。廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所。磁控濺射鍍膜的適用范圍：在鋁合金制品裝飾中的應(yīng)用。黑龍江磁控濺射儀器

磁控濺射原理：電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片。氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場洛倫茲力的影響，被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高，二次電子在磁場的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動，該電子的運(yùn)動路徑很長。磁控濺射法是在高真空充入適量的氬氣，在陰極（柱狀靶或平面靶）和陽極（鍍膜室壁）之間施加幾百K直流電壓，在鍍膜室內(nèi)產(chǎn)生磁控型異常輝光放電，使氬氣發(fā)生電離。廣州雙靶材磁控濺射流程磁控濺射既降低濺射過程中的氣體壓力，也同時(shí)提高了濺射的效率和沉積速率。

平衡磁控濺射即傳統(tǒng)的磁控濺射，是在陰極靶材背后放置芯部與外環(huán)磁場強(qiáng)度相等或相近的永磁體或電磁線圈，在靶材表面形成與電場方向垂直的磁場。沉積室充入一定量的工作氣體，通常為Ar，在高壓作用下Ar原了電離成為Ar+離子和電子，產(chǎn)生輝光放電，Ar+離子經(jīng)電場加速轟擊靶材，濺射出靶材原子、離子和二次電子等。電子在相互垂直的電磁場的作用下，以擺線方式運(yùn)動，被束縛在靶材表面，延長了其在等離子體中的運(yùn)動軌跡，增加其參與氣體分子碰撞和電離的過程，電離出更多的離子，提高了氣體的離化率，在較低的氣體壓力下也可維持放電，因而磁控濺射既降低濺射過程中的氣體壓力，也同時(shí)提高了濺射的效率和沉積速率。

為了解決陰極濺射的缺陷，人們在20世紀(jì)70年代的時(shí)候開發(fā)出了直流磁控濺射技術(shù)，它有效地克服了陰極濺射速率低和電子使基片溫度升高的弱點(diǎn)，因而獲得了迅速發(fā)展和普遍應(yīng)用。其原理是：在磁控濺射中，由于運(yùn)動電子在磁場中受到洛侖茲力，它們的運(yùn)動軌跡會發(fā)生彎曲甚至產(chǎn)生螺旋運(yùn)動，其運(yùn)動路徑變長，因而增加了與工作氣體分子碰撞的次數(shù)，使等離子體密度增大，從而磁控濺射速率得到很大的提高，而且可以在較低的濺射電壓和氣壓下工作，降低薄膜污染的傾向；另一方面也提高了入射到襯底表面的原子的能量，因而可以在很大程度上改善薄膜的質(zhì)量。同時(shí)，經(jīng)過多次碰撞而喪失能量的電子到達(dá)陽極時(shí)，已變成低能電子，從而不會使基片過熱。因此磁控濺射法具有“高速”、“低溫”的優(yōu)點(diǎn)。該方法的缺點(diǎn)是不能制備絕緣體膜，而且磁控電極中采用的不均勻磁場會使靶材產(chǎn)生明顯的不均勻刻蝕，導(dǎo)致靶材利用率低，一般只為20%-30%。磁控濺射粉體鍍膜技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了銀包銅粉、銀包鋁粉、鋁包硅粉等多種微納米級粉體的量產(chǎn)。

磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜，而產(chǎn)生的二次電子會受到電場和磁場作用，產(chǎn)生E（電場）×B（磁場）所指的方向漂移，簡稱E×B漂移，其運(yùn)動軌跡近似于一條擺線。若為環(huán)形磁場，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運(yùn)動，它們的運(yùn)動路徑不只很長，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar來轟擊靶材，從而實(shí)現(xiàn)了高的沉積速率。隨著碰撞次數(shù)的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠(yuǎn)離靶表面，并在電場E的作用下較終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳遞給基片的能量很小，致使基片溫升較低。磁控濺射的優(yōu)點(diǎn)：沉積速率高。四川專業(yè)磁控濺射儀器

磁控濺射方法可用于制備多種材料,如金屬、半導(dǎo)體、絕緣子等。黑龍江磁控濺射儀器

磁控濺射的原理：靶材背面加上強(qiáng)磁體，形成磁場。在正負(fù)電極間施以高的電壓產(chǎn)生等離子體，使氬氣發(fā)生輝光放電。等離子體中的電子在相互垂直的電場和磁場的共同作用下做螺旋式運(yùn)動，飛向正電極，在運(yùn)動過程中與氬氣原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生Ar離子和電子，帶負(fù)電的電子又在相互垂直的電場和磁場的共同作用下向正電級做螺旋式運(yùn)動，電子再次與氬氣原子發(fā)生碰撞，隨著碰撞次數(shù)的增大，電子的能量逐漸降低，較后落在襯底上，這就使得高速電子對襯底轟擊產(chǎn)生的溫升大幅度降低。Ar離子向負(fù)極加速運(yùn)動，與靶材發(fā)生碰撞。能量適當(dāng)?shù)腁r離子離子轟擊靶材后使得靶材原子脫離靶材表面，較后沉積在襯底上形成薄膜。黑龍江磁控濺射儀器