北京單靶磁控濺射原理

磁控濺射的工藝研究：1、功率。每一個(gè)陰極都具有自己的電源。根據(jù)陰極的尺寸和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，功率可以在0~150KW之間變化。電源是一個(gè)恒流源。在功率控制模式下，功率固定同時(shí)監(jiān)控電壓，通過改變輸出電流來維持恒定的功率。在電流控制模式下，固定并監(jiān)控輸出電流，這時(shí)可以調(diào)節(jié)電壓。施加的功率越高，沉積速率就越大。2、速度。另一個(gè)變量是速度。對(duì)于單端鍍膜機(jī)，鍍膜區(qū)的傳動(dòng)速度可以在每分鐘0~600英寸之間選擇。對(duì)于雙端鍍膜機(jī)，鍍膜區(qū)的傳動(dòng)速度可以在每分鐘0~200英寸之間選擇。在給定的濺射速率下，傳動(dòng)速度越低則表示沉積的膜層越厚。3、氣體。較后一個(gè)變量是氣體，可以在三種氣體中選擇兩種作為主氣體和輔氣體來進(jìn)行使用。磁控濺射可以分為直流(DC)磁控濺射、中頻(MF)磁控濺射、射頻(RF)磁控濺射。北京單靶磁控濺射原理

磁控直流濺射法要求靶材能夠?qū)碾x子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極，從而該方法只能濺射導(dǎo)體材料，不適于絕緣材料。因?yàn)檗Z擊絕緣靶材時(shí)，表面的離子電荷無法中和，這將導(dǎo)致靶面電位升高，外加電壓幾乎都加在靶上，兩極間的離子加速與電離的機(jī)會(huì)將變小，甚至不能電離，導(dǎo)致不能連續(xù)放電甚至放電停止，濺射停止。故對(duì)于絕緣靶材或?qū)щ娦院懿畹姆墙饘侔胁?，須用射頻濺射法。濺射過程中涉及到復(fù)雜的散射過程和多種能量傳遞過程：入射粒子與靶材原子發(fā)生彈性碰撞，入射粒子的一部分動(dòng)能會(huì)傳給靶材原子；某些靶材原子的動(dòng)能超過由其周圍存在的其它原子所形成的勢(shì)壘（對(duì)于金屬是5-10eV），從而從晶格點(diǎn)陣中被碰撞出來，產(chǎn)生離位原子；這些離位原子進(jìn)一步和附近的原子依次反復(fù)碰撞，產(chǎn)生碰撞級(jí)聯(lián)；當(dāng)這種碰撞級(jí)聯(lián)到達(dá)靶材表面時(shí)，如果靠近靶材表面的原子的動(dòng)能大于表面結(jié)合能（對(duì)于金屬是1-6eV），這些原子就會(huì)從靶材表面脫離從而進(jìn)入真空。湖北直流磁控濺射特點(diǎn)磁控濺射的原理是：靶材背面加上強(qiáng)磁體，形成磁場(chǎng)。

磁控濺射是在外加電場(chǎng)的兩極之間引入一個(gè)磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)使得電子受到洛倫茲力的束縛作用，其運(yùn)動(dòng)路線受到控制，因此大幅度增加了電子與Ar分子（原子）碰撞的幾率，提高了氣體分子的電離程度，從而使濺射效率得到很大的提升。濺射現(xiàn)象自發(fā)現(xiàn)以來己被普遍應(yīng)用在多種薄膜的制備中，如制備金屬、半導(dǎo)體、合金、氧化物以及化合物半導(dǎo)體等。磁控濺射包括很多種類。各有不同工作原理和應(yīng)用對(duì)象。但有一共同點(diǎn)：利用磁場(chǎng)與電場(chǎng)交互作用，使電子在靶表面附近成螺旋狀運(yùn)行，從而增大電子撞擊氬氣產(chǎn)生離子的概率。所產(chǎn)生的離子在電場(chǎng)作用下撞向靶面從而濺射出靶材。磁控濺射在技術(shù)上可以分為直流(DC)磁控濺射、中頻(MF)磁控濺射、射頻(RF)磁控濺射。

磁控濺射技術(shù)原理如下：濺射鍍膜的原理是稀薄氣體在異常輝光放電產(chǎn)生的等離子體在電場(chǎng)的作用下，對(duì)陰極靶材表面進(jìn)行轟擊，把靶材表面的分子、原子、離子及電子等濺射出來，被濺射出來的粒子帶有一定的動(dòng)能，沿一定的方向射向基體表面，在基體表面形成鍍層。濺射鍍膜較初出現(xiàn)的是簡(jiǎn)單的直流二極濺射，它的優(yōu)點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單，但是直流二極濺射沉積速率低；為了保持自持放電，不能在低氣壓下進(jìn)行；在直流二極濺射裝置中增加一個(gè)熱陰極和陽極，就構(gòu)成直流三極濺射。增加的熱陰極和陽極產(chǎn)生的熱電子增強(qiáng)了濺射氣體原子的電離，這樣使濺射即使在低氣壓下也能進(jìn)行；另外，還可降低濺射電壓，使濺射在低氣壓，低電壓狀態(tài)下進(jìn)行；同時(shí)放電電流也增大，并可單獨(dú)控制，不受電壓影響。在熱陰極的前面增加一個(gè)電極，構(gòu)成四極濺射裝置，可使放電趨于穩(wěn)定。但是這些裝置難以獲得濃度較高的等離子體區(qū)，沉積速度較低，因而未獲得普遍的工業(yè)應(yīng)用。磁控濺射的原理是電子在電場(chǎng)的作用下，在飛向基材過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出氬正離子和新的電子。

用磁控靶源濺射金屬和合金很容易，點(diǎn)火和濺射很方便。這是因?yàn)榘?，等離子體和被濺零件/真空腔體可形成回路。但若濺射絕緣體，則回路斷了。于是人們采用高頻電源，回路中加入很強(qiáng)的電容，這樣在絕緣回路中靶材成了一個(gè)電容。但高頻磁控濺射電源昂貴，濺射速率很小，同時(shí)接地技術(shù)很復(fù)雜，因而難大規(guī)模采用。為解決此問題，發(fā)明了磁控反應(yīng)濺射。就是用金屬靶，加入氬氣和反應(yīng)氣體如氮?dú)饣蜓鯕?。?dāng)金屬靶材撞向零件時(shí)由于能量轉(zhuǎn)化，與反應(yīng)氣體化合生成氮化物或氧化物。離子束加工是在真空條件下，由電子槍產(chǎn)生電子束，引入電離室中，使低壓惰性氣體離子化。四川高溫磁控濺射設(shè)備

磁控濺射屬于輝光放電范疇，是利用陰極濺射原理進(jìn)行鍍膜。北京單靶磁控濺射原理

真空磁控濺射技術(shù)是指一種利用陰極表面配合的磁場(chǎng)形成電子陷阱，使在E×B的作用下電子緊貼陰極表面飄移。設(shè)置一個(gè)與靶面電場(chǎng)正交的磁場(chǎng)，濺射時(shí)產(chǎn)生的快電子在正交的電磁場(chǎng)中作近似擺線運(yùn)動(dòng)，增加了電子行程，提高了氣體的離化率，同時(shí)高能量粒子與氣體碰撞后失去能量，基體溫度較低，在不耐溫材料上可以完成鍍膜。這種技術(shù)是玻璃膜技術(shù)中的較較好技術(shù)，是由航天工業(yè)、兵器工業(yè)、和核工業(yè)三個(gè)方面相結(jié)合的至好技術(shù)的民用化，民用主要是通過這種技術(shù)達(dá)到節(jié)能、環(huán)保等作用。北京單靶磁控濺射原理