北京多层磁控溅射过程

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。物相沉积技术普遍应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域。北京多层磁控溅射过程

反应磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜，并能实现单机年产上百万平方米镀膜的工业化生产。但是，直流反应溅射的反应气体会在靶表面非侵蚀区形成绝缘介质层，造成电荷积累放电，导致沉积速率降低和不稳定，进而影响薄膜的均匀性及重复性，甚至损坏靶和基片。为了解决这一问题，近年来发展了一系列稳定等离子体以控制沉积速率，提高薄膜均匀性和重复性的技术。(1)采用双靶中频电源解决反应磁控溅射过程中因阳极被绝缘介质膜覆盖而造成的等离子体不稳定现象，同时还解决了电荷积累放电的问题。(2)利用等离子发射谱监测等离子体中的金属粒子含量，调节反应气体流量使等离子体放电电压稳定，从而使沉积速率稳定。(3)使用圆柱形旋转靶减小绝缘介质膜的覆盖面积。(4)降低输入功率，并使用能够在放电时自动切断输出功率的智能电源抑制电弧。(5)反应过程与沉积过程分室进行，既能有效提高薄膜沉积速率，又能使反应气体与薄膜表面充分反应生成化合物薄膜。北京多层磁控溅射过程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。

磁控溅射镀膜是现代工业中不可缺少的技术之一，磁控溅射镀膜技术正普遍应用于透明导电膜、光学膜、超硬膜、抗腐蚀膜、磁性膜、增透膜、减反膜以及各种装饰膜，在**和国民经济生产中的作用和地位日益强大。镀膜工艺中的薄膜厚度均匀性，沉积速率，靶材利用率等方面的问题是实际生产中十分关注的。解决这些实际问题的方法是对涉及溅射沉积过程的全部因素进行整体的优化设计，建立一个溅射镀膜的综合设计系统。薄膜厚度均匀性是检验溅射沉积过程的较重要参数之一，因此对膜厚均匀性综合设计的研究具有重要的理论和应用价值。

真空磁控溅射镀膜技术的特点：1、沉积速率大：由于采用高速磁控电极，可获得的离子流很大，有效提高了此工艺镀膜过程的沉积速率和溅射速率。与其它溅射镀膜工艺相比，磁控溅射的产能高、产量大、于各类工业生产中得到普遍应用。2、功率效率高：磁控溅射靶一般选择200V-1000V范围之内的电压，通常为600V，因为600V的电压刚好处在功率效率的较高有效范围之内。3、溅射能量低：磁控靶电压施加较低，磁场将等离子体约束在阴极附近，可防止较高能量的带电粒子入射到基材上。向脉冲更多地用于双靶闭合式非平衡磁控溅射系统，系统中的两个磁控靶连接在同一脉冲电源上。

磁控溅射的原理：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×B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。磁控溅射成为镀膜工业主要方法之一。四川磁控溅射平台

高能脉冲磁控溅射技术是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生溅射的一种磁控溅射技术。北京多层磁控溅射过程

磁控溅射生成的薄膜厚度的均匀性是成膜性质的一项重要指标，因此有必要研究影响磁控溅射均匀性的因素，以更好的实现磁控溅射均匀镀膜。简单的说磁控溅射就是在正交的电磁场中，闭合的磁场束缚电子围绕靶面做螺线运动，在运动过程中不断撞击工作气体氩气电离出大量的氩离子，氩离子在电场作用下加速轰击靶材，溅射出呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。所以要实现均匀的镀膜，就需要均匀的溅射出靶原子（或分子），这就要求轰击靶材的氩离子是均匀的且是均匀的轰击的。由于氩离子在电场作用下加速轰击靶材，所以均匀轰击很大程度上依赖电场的均匀。北京多层磁控溅射过程

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