云南金属磁控溅射过程

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。相应的真空镀膜设备包括真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。云南金属磁控溅射过程

平衡磁控溅射即传统的磁控溅射，是在阴极靶材背后放置芯部与外环磁场强度相等或相近的永磁体或电磁线圈，在靶材表面形成与电场方向垂直的磁场。沉积室充入一定量的工作气体，通常为Ar，在高压作用下Ar原了电离成为Ar+离子和电子，产生辉光放电，Ar+离子经电场加速轰击靶材，溅射出靶材原子、离子和二次电子等。电子在相互垂直的电磁场的作用下，以摆线方式运动，被束缚在靶材表面，延长了其在等离子体中的运动轨迹，增加其参与气体分子碰撞和电离的过程，电离出更多的离子，提高了气体的离化率，在较低的气体压力下也可维持放电，因而磁控溅射既降低溅射过程中的气体压力，也同时提高了溅射的效率和沉积速率。深圳双靶磁控溅射镀膜磁控溅射目前是一种应用十分普遍的薄膜沉积技术。

影响磁控溅射镀膜结果的因素：1、溅射功率的影响，在基体和涂层材料确定的情况下,工艺参数的选择对于涂层生长速率和涂层质量都有很大的影响.其中溅射功率的设定对这两方面都有极大的影响。2、气压的影响，磁控溅射是在低气压下进行高速溅射，为此需要提高气体的离化率，使气体形成等离子体。在保证溅射功率固定的情况下，分析气压对于磁控溅射的影响。磁控溅射镀膜的产品优点：1、几乎所有材料都可以通过磁控溅射沉积；2、可以根据基材和涂层的要求缩放光源并将其放置在腔室中的任何位置；3、可以沉积合金和化合物的薄膜,同时保持与原始材料相似的组成.磁控溅射镀膜的产品特点1、磁控溅射所利用的环状磁场迫使二次电子跳栏式地沿着环状磁场转圈.相应地,环状磁场控制的区域是等离子体密度较高的部位。

非平衡磁控溅射的磁场有边缘强，也有中部强，导致溅射靶表面磁场的“非平衡”。磁控溅射靶的非平衡磁场不只有通过改变内外磁体的大小和强度的永磁体获得，也有由两组电磁线圈产生，或采用电磁线圈与永磁体混合结构，还有在阴极和基体之间增加附加的螺线管，用来改变阴极和基体之间的磁场，并以它来控制沉积过程中离子和原子的比例。非平衡磁控溅射系统有两种结构，一种是其芯部磁场强度比外环高，磁力线没有闭合，被引向真空室壁，基体表面的等离子体密度低，因此该方式很少被采用。另一种是外环磁场强度高于芯部磁场强度，磁力线没有完全形成闭合回路，部分外环的磁力线延伸到基体表面，使得部分二次电子能够沿着磁力线逃逸出靶材表面区域，同时再与中性粒子发生碰撞电离，等离子体不再被完全限制在靶材表面区域，而是能够到达基体表面，进一步增加镀膜区域的离子浓度，使衬底离子束流密度提高，通常可达5mA/cm2以上。这样溅射源同时又是轰击基体表面的离子源，基体离子束流密度与靶材电流密度成正比，靶材电流密度提高，沉积速率提高，同时基体离子束流密度提高，对沉积膜层表面起到一定的轰击作用。磁控溅射是物理中气相沉积的一种。

磁控溅射的工艺研究：1、气体环境：真空系统和工艺气体系统共同控制着气体环境。首先，真空泵将室体抽到一个高真空。然后，由工艺气体系统充入工艺气体，将气体压强降低到大约2X10-3torr。为了确保得到适当质量的同一膜层，工艺气体必须使用纯度为99.995%的高纯气体。在反应溅射中，在反应气体中混合少量的惰性气体可以提高溅射速率。2、气体压强：将气体压强降低到某一点可以提高离子的平均自由程、进而使更多的离子具有足够的能量去撞击阴极以便将粒子轰击出来，也就是提高溅射速率。超过该点之后，由于参与碰撞的分子过少则会导致离化量减少，使得溅射速率发生下降。如果气压过低，等离子体就会熄灭同时溅射停止。提高气体压强可提高离化率，但是也就降低了溅射原子的平均自由程，这也可以降低溅射速率。能够得到较大沉积速率的气体压强范围非常狭窄。如果进行的是反应溅射，由于它会不断消耗，所以为了维持均匀的沉积速率，必须按照适当的速度补充新的反应镀渡。平衡靶源多用于半导体光学膜，非平衡多用于磨损装饰膜。北京多层磁控溅射原理

真空磁控溅射镀膜特别适用于反应沉积镀膜。云南金属磁控溅射过程

交流磁控溅射和直流溅射的区别：交流磁控溅射和直流溅射相比交流磁控溅射采用交流电源代替直流电源,解决了靶面的异常放电现象。交流溅射时，靶对真空室壁不是恒定的负电压，而是周期一定的交流脉冲电压。设脉冲电压的周期为T,在负脉冲T—△T时间间隔内,靶面处于放电状态，这一阶段和直流磁控溅射相似；靶面上的绝缘层不断积累正电荷，绝缘层上的场强逐步增大；当场强增大至一定限度后靶电位骤降为零甚至反向，即靶电位处于正脉冲△T阶段。在△T时间内，放电等离子体中的负电荷─电子向靶面迁移并中和了绝缘层表面所带的正电荷，使绝缘层内场强恢复为零，从而消除了靶面异常放电的可能性。云南金属磁控溅射过程

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