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珂勒曦小课堂:磁控溅射镀膜的工作原理

信息来源:珂勒曦 时间:2020-05-12 07:42:00 浏览次数:-

磁控溅射镀膜是真空溅射镀膜中的一种具体形式。螺杆真空泵厂家珂勒曦这次带大家认识下磁控溅射镀膜的工作原理。

《真空镀膜应用中,其主要方法有哪几种?》中,螺杆真空泵厂家介绍过,溅射镀膜简单说就是在真空条件下,利用离子束轰击靶材使其原子被溅射出来沉积到基片上形成薄膜。磁控溅射镀膜在这个过程中,其磁控溅射靶材采用了曲线形磁场的静止电磁场,利用磁场改变电子运动方向,束缚和延长电子的运动路径,提高了电子的电离概率和有效的利用了电子的能量。具体的:

磁控溅射镀膜

电子在电场作用下,加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞;若电子具有足够的能量,则会电离出Ar+并产生电子;电子飞向基片,Ar+在电场加速下飞向溅射靶并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射;溅射出的中性靶原子或者分子沉积在基片上形成薄膜;二次电子在加速飞向基片时,受磁场的洛仑兹力作用,以摆线和螺旋线状的复合形式在靶表面作圆周运动;因此这些电子的运动路径很长,而且被电磁场束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,会电离出大量的Ar+用来轰击靶材,所以可实现磁控溅射高速沉积的特点;随着碰撞次数的增加,这部分电子最终会因为能量耗尽最后沉积在基片上;另外还有磁极轴线处的电子,电场与磁场平行,这部分电子会直接飞向基片,因为这类电子较少,所以对基片的升温影响不大;而前面部分的电子因为能量较低,也不会对基片的温升造成太多的影响。

因为磁场的作用,在高密度的等离子体的异常辉光放电环境中,正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效,同时受正交电磁场的束缚的电子只能在其能量将要耗尽时才能沉积在基片上,所以,磁控溅射镀膜就有了“低温”、“高速”这两大特点。此外,磁场除了约束电子运动轨迹外,对等离子特性、刻蚀轨迹以及均匀性、靶材利用率等都会产生影响。为此,而对于磁控溅射镀膜来说,磁控溅射靶的磁场大小以及分布控制就极其重要。

根据磁控靶结构的差异,磁控溅射镀膜下分矩形平面磁控溅射镀膜、同轴圆柱形磁控溅射镀膜、s枪磁控溅射镀膜等。

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