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金亨科普|磁控溅射技术
时间:2019-02-18 来源:德州金亨新能源
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磁控溅射技术

       磁控射技术是利用垂直方向分布的磁力线将电子约東在靶材表面附近,延长其在等离子体中的运动轨迹,提高电子与气体分子的碰撞概率和电离过程。典型的二极磁控溅射发生的现象如图2-12所示.设置一个与靶面电场正交的磁场,激射时产生的快电子在正交的电磁场中做近似摆线运动,电子行程增加,与气体分子的碰撞概率增大,也就提高了气体的离化率.高能量粒子与气体碰撞后失去能量,沿着磁力线向着阳极漂移并被阳极吸收.因此磁控溅射中基体温度较低,在普通塑料膜上都可以完成镀膜。



       在磁控溅射中,按照靶的形状通常分为平面(圆形、方形、椭圆形)溅射源和圆柱形磁控射源以及S枪溅射源等.下面主要介绍前两种溅射沉积技术,同时假定使用的磁铁全部是永磁体。
 
平面磁控溅射
      (1)平衡型平面磁控溅射
       平衡型平面磁控溅射是最常用的平面靶磁控溅射.在平衡型平面靶(源)中摆放的磁体应保证磁力线有一个闭合的通路,磁力线与阴极平行,即在阴极表面构成一个正交的电磁场环形区域.在该区域内阴极发射的电子做摆线运动,通常称此区域为电子跑道电子在跑道的运动过程中与气体碰撞发生电离反应,产生Ar+并轰击靶面,因此在对应电子跑道处的靶面刻蚀严重.为了获得均匀的刻蚀,靶或磁体应该做必要的运动或移动。

      (圆形、方形、马蹄形)平衡型平面磁控溅射的结构如图2-13和图2-14所示,使用永磁铁比使用电磁铁简单,可以根据需要随意排放,而且不像电磁铁那样需要外加电源,因此避免了电磁干扰,而且达到同样的磁感应强度所需要的体积小,重量轻;缺点是不能快速调节变化,而且靶上还会不断地吸附磁性金属或因磁体在水中浸泡(靶必须水冷)腐蚀下的屑沫,这些金属或化合物屑极易堵塞冷却水出口,造成冷却水不畅,稍不注意就会发生因水压不足、水温上升使永磁体退磁的现象。



       靶大多是由厚3~10mm的源材料构成.太薄会因使用周期短影响镀膜效率;太厚有可能会造成靶面、靶底部之间的温度梯度太大,尤其是导热系数太小的材料,表面的温度会高出许多,影响辉光放电.磁性材料的靶更不可太厚,否则会使磁感应强度下降,放电不正常,例如用Ni作靶时,厚度一般不超过2mm。

       使用永磁体的平面溅射源时,如果靶与磁体都处于静态,那么靶的刻蚀仅发生在电子跑道区域内,靶面会出现凹槽,时间长了有可能穿透,令靶材报废.对于贵重材料而言,这是一种浪费.这类平面靶的利用率是25%~45%。

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