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(huì)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(zhǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動(dòng)，該電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長(zhǎng)。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(yáng)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(chǎng)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(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng)。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(chǎng)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(chǎng)的作用下，以擺線方式運(yùn)動(dòng)，被束縛在靶材表面，延長(zhǎng)了其在等離子體中的運(yùn)動(dòng)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?cè)?0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(dòng)電子在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力，它們的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)發(fā)生彎曲甚至產(chǎn)生螺旋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，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(yáng)極時(shí)，已變成低能電子，從而不會(huì)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(chǎng)會(huì)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(jí)粉體的量產(chǎn)。

磁控濺射的工作原理是指電子在電場(chǎng)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(chǎng)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(huì)受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生E（電場(chǎng)）×B（磁場(chǎng)）所指的方向漂移，簡(jiǎn)稱E×B漂移，其運(yùn)動(dòng)軌跡近似于一條擺線。若為環(huán)形磁場(chǎng)，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)路徑不只很長(zhǎng)，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(chǎng)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(chǎng)。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(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下做螺旋式運(yùn)動(dòng)，飛向正電極，在運(yùn)動(dòng)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(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下向正電級(jí)做螺旋式運(yùn)動(dòng)，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(duì)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(dòng)，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