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磁控濺射的種類

磁控濺射包括很多種類。各有不同工作原理和應(yīng)用對(duì)象。但有一共同點(diǎn)：利用磁場(chǎng)與電場(chǎng)交互作用，使電子在靶表面附近成螺旋狀運(yùn)行，從而增大電子撞擊氬氣產(chǎn)生離子的概率。所產(chǎn)生的離子在電場(chǎng)作用下撞向靶面從而濺射出靶材。

2020-09-29 21:17:21

靶源分平衡式和非平衡式，平衡式靶源鍍膜均勻，非平衡式靶源鍍膜膜層和基體結(jié)合力強(qiáng)。平衡靶源多用于半導(dǎo)體光學(xué)膜，非平衡多用于磨損裝飾膜。磁控陰極按照磁場(chǎng)位形分布不同，大致可分為平衡態(tài)磁控陰極和非平衡態(tài)磁控陰極。平衡態(tài)磁控陰極內(nèi)外磁鋼的磁通量大致相等，兩極磁力線閉合于靶面，很好地將電子/等離子體約束在靶面附近，增加了碰撞幾率，提高了離化效率，因而在較低的工作氣壓和電壓下就能起輝并維持輝光放電，靶材利用率相對(duì)較高。但由于電子沿磁力線運(yùn)動(dòng)主要閉合于靶面，基片區(qū)域所受離子轟擊較小。非平衡磁控濺射技術(shù)，即讓磁控陰極外磁極磁通大于內(nèi)磁極，兩極磁力線在靶面不完全閉合，部分磁力線可沿靶的邊緣延伸到基片區(qū)域，從而部分電子可以沿著磁力線擴(kuò)展到基片，增加基片區(qū)域的等離子體密度和氣體電離率。不管平衡還是非平衡，若磁鐵靜止，其磁場(chǎng)特性決定了一般靶材利用率小于30%。為增大靶材利用率，可采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。但旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)需要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，同時(shí)濺射速率要減小。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)多用于大型或貴重靶，如半導(dǎo)體膜濺射。對(duì)于小型設(shè)備和一般工業(yè)設(shè)備，多用磁場(chǎng)靜止靶源。

用磁控靶源濺射金屬和合金很容易，點(diǎn)火和濺射很方便。這是因?yàn)榘校?/span>陰極），等離子體和被濺零件/真空腔體可形成回路。但若濺射絕緣體（如陶瓷），則回路斷了。于是人們采用高頻電源，回路中加入很強(qiáng)的電容，這樣在絕緣回路中靶材成了一個(gè)電容。但高頻磁控濺射電源昂貴，濺射速率很小，同時(shí)接地技術(shù)很復(fù)雜，因而難大規(guī)模采用。為解決此問(wèn)題，發(fā)明了磁控反應(yīng)濺射。就是用金屬靶，加入氬氣和反應(yīng)氣體如氮?dú)饣蜓鯕狻．?dāng)金屬靶材撞向零件時(shí)由于能量轉(zhuǎn)化，與反應(yīng)氣體化合生成氮化物或氧化物。

磁控反應(yīng)濺射絕緣體看似容易，而實(shí)際操作困難。主要問(wèn)題是反應(yīng)不光發(fā)生在零件表面，也發(fā)生在陽(yáng)極，真空腔體表面以及靶源表面，從而引起滅火，靶源和工件表面起弧等。德國(guó)萊寶發(fā)明的孿生靶源技術(shù)，很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。其原理是一對(duì)靶源互相為陰陽(yáng)極，從而消除陽(yáng)極表面氧化或氮化。

冷卻是一切源（磁控，多弧，離子）所必需，因?yàn)槟芰亢艽笠徊糠洲D(zhuǎn)為熱量，若無(wú)冷卻或冷卻不足，這種熱量將使靶源溫度達(dá)一千度以上從而溶化整個(gè)靶源。