吉林单靶磁控溅射工艺

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。溅射的金属膜通常能获得良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能。吉林单靶磁控溅射工艺

磁控溅射的工艺研究：1、系统参数：工艺会受到很多参数的影响。其中，一些是可以在工艺运行期间改变和控制的;而另外一些则虽然是固定的，但是一般在工艺运行前可以在一定范围内进行控制。两个重要的固定参数是：靶结构和磁场。2、靶结构：每个单独的靶都具有其自身的内部结构和颗粒方向。由于内部结构的不同，两个看起来完全相同的靶材可能会出现迥然不同的溅射速率。在镀膜操作中，如果采用了新的或不同的靶，应当特别注意这一点。如果所有的靶材块在加工期间具有相似的结构，调节电源，根据需要提高或降低功率可以对它进行补偿。在一套靶中，由于颗粒结构不同，也会产生不同的溅射速率。这也需要在镀膜期间加以注意。不过，这种情况只有通过更换靶材才能得到解决，这时候为了得到优良的膜层，必须重新调整功率或传动速度。因为速度对于产品是至关重要的，所以标准而且适当的调整方法是提高功率。高质量磁控溅射用途真空磁控溅射镀膜特别适用于反应沉积镀膜。

磁控溅射的工艺研究：1、功率：每一个阴极都具有自己的电源。根据阴极的尺寸和系统设计，功率可以在0~150KW之间变化。电源是一个恒流源。在功率控制模式下，功率固定同时监控电压，通过改变输出电流来维持恒定的功率。在电流控制模式下，固定并监控输出电流，这时可以调节电压。施加的功率越高，沉积速率就越大。2、速度：另一个变量是速度。对于单端镀膜机，镀膜区的传动速度可以在每分钟0~600英寸之间选择。对于双端镀膜机，镀膜区的传动速度可以在每分钟0~200英寸之间选择。在给定的溅射速率下，传动速度越低则表示沉积的膜层越厚。3、气体：较后一个变量是气体，可以在三种气体中选择两种作为主气体和辅气体来进行使用。

磁控溅射的基本原理是利用Ar一O2混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。磁控溅射是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其产生出Ar正离子。

真空磁控溅射的分类：平面磁控溅射：平衡平面溅射是较常用的平面靶磁控溅射，磁力线有闭合回路且与阴极平行，即在阴极表面构成一个正交的电磁场环形区域。等离子体被束缚在靶表面距离靶面大约60cm的区域，通常在基片上加负偏压来改善膜与基体的结合能力；非平衡平面磁控溅射为了将等离子区域扩展，利用磁体摆放方式的调整，可以方便的获得不同的非平衡磁控源。圆柱磁控溅射沉积技术：利用圆柱形磁控阴极实现溅射的技术磁控源是关键部分，阴极在中心位置的叫磁控源；阳极在中心位置的叫反磁控源。磁控溅射是众多获得高质量的薄膜技术当中使用较普遍的一种镀膜工艺。射频磁控溅射设备

基板有低温性，相对于二级溅射和热蒸发来说，磁控溅射加热少。吉林单靶磁控溅射工艺

磁控溅射的溅射技术：直流溅射法：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，从而该方法只能溅射导体材料。因为轰击绝缘靶材时，表面的离子电荷无法中和，这将导致靶面电位升高，外加电压几乎都加在靶上，两极间的离子加速与电离的机会将变小，甚至不能电离，导致不能连续放电甚至放电停止，溅射停止。故对于绝缘靶材或导电性很差的非金属靶材，须用射频溅射法。溅射过程中涉及到复杂的散射过程和多种能量传递过程：入射粒子与靶材原子发生弹性碰撞，入射粒子的一部分动能会传给靶材原子；某些靶材原子的动能超过由其周围存在的其它原子所形成的势垒，从而从晶格点阵中被碰撞出来，产生离位原子；这些离位原子进一步和附近的原子依次反复碰撞，产生碰撞级联；当这种碰撞级联到达靶材表面时，如果靠近靶材表面的原子的动能大于表面结合能，这些原子就会从靶材表面脱离从而进入真空。吉林单靶磁控溅射工艺

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