江苏双靶磁控溅射平台

真空磁控溅射为什么必须在真空环境？溅射过程是通过电能，使气体的离子轰击靶材，就像砖头砸土墙，土墙的部分原子溅射出来，落在所要镀膜的基体上的过程。如果气体太多，气体离子在运行到靶材的过程中，很容易跟路程中的其他气体离子或分子碰撞，这样就不能加速，也溅射不出靶材原子来。所以需要真空状态。而如果气体太少，气体分子不能成为离子，没有很多可以轰击靶材，所以也不行。只能选择中间值，有足够的气体离子可以轰击靶材，而在轰击过程中，不至于因为气体太多而相互碰撞致使失去太多的能量的气体量。所以必须在较为恒定的真空状态下。此状态根据气体分子直径和分子自由程计算。一般在0.2-0.5Pa之间。真空磁控溅射镀膜特别适用于反应沉积镀膜。江苏双靶磁控溅射平台

反应磁控溅射：以金属、合金、低价金属化合物或半导体材料作为靶阴极，在溅射过程中或在基片表面沉积成膜过程中与气体粒子反应生成化合物薄膜，这就是反应磁控溅射。反应磁控溅射普遍应用于化合物薄膜的大批量生产，这是因为：(1)反应磁控溅射所用的靶材料和反应气体纯度很高，因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。(2)通过调节反应磁控溅射中的工艺参数,可以制备化学配比或非化学配比的化合物薄膜，通过调节薄膜的组成来调控薄膜特性。(3)反应磁控溅射沉积过程中基板升温较小，而且制膜过程中通常也不要求对基板进行高温加热，因此对基板材料的限制较少。山西磁控溅射流程磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向。

真空镀膜机磁控溅射方式：直流溅射方法用于被溅射材料为导电材料的溅射和反应溅射镀膜中，其工艺设备简单，有较高的溅射速率。中频交流磁控溅射在单个阴极靶系统中，与脉冲磁控溅射有同样的释放电荷、防止打弧作用。中频交流溅射技术还应用于孪生靶溅射系统中，中频交流孪生靶溅射是将中频交流电源的两个输出端，分别接到闭合磁场非平衡溅射双靶的各自阴极上，因而在双靶上分别获得相位相反的交流电压，一对磁控溅射靶则交替成为阴极和阳极。孪生靶溅射技术大幅度提高磁控溅射运行的稳定性，可避免被毒化的靶面产生电荷积累，引起靶面电弧打火以及阳极消失的问题，溅射速率高，为化合物薄膜的工业化大规模生产奠定基础。

磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不只很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下较终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。使用钻头的人射频磁控溅射过程的第一步是将基片材料置于真空中真空室。

磁控溅射体系设备的稳定性，对所生成的膜均匀性、成膜质量、镀膜速率等方面有很大的影响。磁控溅射体系设备的溅射品种有许多，按照运用的电源分，能够分为直流磁控溅射，射频磁控溅射，中频磁控溅射等等。溅射涂层开始显示出简略的直流二极管溅射。它的优点是设备简略，但直流二极管溅射堆积速率低；为了坚持自我约束的排放，它不能在低压下进行；它不能溅射绝缘材料。这样的缺陷约束了它的运用。在直流二极管溅射设备中添加热阴极和辅佐阳极可构成直流三极管溅射。由添加的热阴极和辅佐阳极发生的热电子增强了溅射气体原子的电离作用，因而即便在低压下也能够进行溅射。不然，能够下降溅射电压以进行低压溅射。在低压条件下；放电电流也会添加，并且能够不受电压影响地单独操控。在热阴极之前添加电极（网格状）以形成四极溅射装置能够稳定放电。可是，这些装置难以获得具有高浓度和低堆叠速度的等离子体区域，因而其尚未在工业中普遍运用。真空磁控溅射涂层技术不同于真空蒸发涂层技术。江苏双靶磁控溅射平台

磁控直流溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极。江苏双靶磁控溅射平台

为了解决阴极溅射的缺陷，人们在20世纪70年代的时候开发出了直流磁控溅射技术，它有效地克服了阴极溅射速率低和电子使基片温度升高的弱点，因而获得了迅速发展和普遍应用。其原理是：在磁控溅射中，由于运动电子在磁场中受到洛仑兹力，它们的运动轨迹会发生弯曲甚至产生螺旋运动，其运动路径变长，因而增加了与工作气体分子碰撞的次数，使等离子体密度增大，从而磁控溅射速率得到很大的提高，而且可以在较低的溅射电压和气压下工作，降低薄膜污染的倾向；另一方面也提高了入射到衬底表面的原子的能量，因而可以在很大程度上改善薄膜的质量。同时，经过多次碰撞而丧失能量的电子到达阳极时，已变成低能电子，从而不会使基片过热。因此磁控溅射法具有“高速”、“低温”的优点。该方法的缺点是不能制备绝缘体膜，而且磁控电极中采用的不均匀磁场会使靶材产生明显的不均匀刻蚀，导致靶材利用率低，一般只为20%-30%。江苏双靶磁控溅射平台

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