磁控濺射鍍膜設(shè)備原理及其優(yōu)點(diǎn)

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-09-06

磁控濺射技術(shù)(MS)作為一種十分有效的薄膜沉積方法，被普遍和成功地應(yīng)用于許多方面，特別是在混合集成電路、光學(xué)薄膜和材料表面處理領(lǐng)域中，用于薄膜沉積和表面覆蓋層制備。與熱蒸發(fā)和電弧鍍相比較，MS技術(shù)沉積薄膜過(guò)程穩(wěn)定，控制方便，可以根據(jù)不同的需要來(lái)設(shè)計(jì)靶材，容易獲得較大范圍的薄膜均勻性。同時(shí)，MS成膜離子的能量一般高于熱蒸發(fā)，低于電弧鍍，因此，容易獲得附著力好、致密度高、內(nèi)應(yīng)力小的薄膜。

1，磁控濺射鍍膜的原理

濺射技術(shù)是指用有一定能量的粒子轟擊固體表面，使該固體表面的原子或者分子離開(kāi)其表面，濺射出去的技術(shù)，該固體被稱為靶材，飛濺而出的原子或分子落于另一固體表面形成鍍膜，被鍍膜的固體稱之為基片。電子在外加電場(chǎng)作用下，加速向外飛出，與Ar原子發(fā)生碰撞，使Ar原子電離成Ar離子和二次電子，并將其大部分能量傳遞給Ar離子，Ar離子獲得能量后以高速轟擊靶材，使其上原子或分子脫離靶材表面飛濺出去，這些獲得能量的原子或分子落于基片表面并沉淀下來(lái)形成鍍膜。但由于發(fā)生了多次的能量傳遞，導(dǎo)致電子無(wú)法轟擊電離靶材，而是直接落于基片之上。磁控濺射是在外加電場(chǎng)的兩極之間引入一個(gè)磁場(chǎng)，電子受電場(chǎng)力加速作用的同時(shí)受到洛倫茲磁力的束縛作用，從而使其運(yùn)動(dòng)軌跡由原來(lái)的直線變成擺線，從而增加了高速電子與氬氣分子相碰撞的幾率，能大大提高氬氣分子的電離程度，因此便可降低了工作氣壓，而Ar離子在高壓電場(chǎng)加速作用下，轟擊靶材表面，使靶材表面更多的原子或分子脫離原晶格而濺出靶材飛向基片，高速撞擊沉淀于基片上形成薄膜，由于二次電子殘余的能量較低，落于基片后引起的溫度變化并不明顯，于是磁控濺射鍍膜技術(shù)擁有“高速低溫”的特點(diǎn)。其原理如圖一所示：

圖 1 磁控濺射鍍膜原理圖

2，磁控濺射鍍膜技術(shù)與傳統(tǒng)的鍍膜技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)

可制備成靶材的材料很多，選材面較廣，幾乎所有金屬，合金和陶瓷材料都可以被用來(lái)制作靶材；在一定條件下通過(guò)多個(gè)靶材共同濺射方式，可在基片表面鍍上一層比例精確的合金膜；通過(guò)精確地控制磁場(chǎng)與電場(chǎng)的大小可以獲得高質(zhì)量且較為均勻的膜厚；由于是通過(guò)離子濺射從而使得靶材物質(zhì)由固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚匐x子態(tài)，而且濺射靶的安裝是不受限制的，使之十分適合大容積多靶裝置的設(shè)計(jì)；此外，在濺射的放電氣氛中加入氧、氮或其它活性氣體，可以是靶材與這些氣體發(fā)生反應(yīng)形成化合物膜層沉淀在基片的表面；同時(shí)，磁控濺射技術(shù)形成鍍膜具有速度快，膜層致密均勻精度高附著性好等特點(diǎn)，從而此項(xiàng)技術(shù)十分適合大批量的工業(yè)化生產(chǎn)，并具有極高的生產(chǎn)率與生產(chǎn)效率。

隨著科技的進(jìn)步，磁控濺射設(shè)備技術(shù)愈加成熟，其成本逐漸被民用市場(chǎng)接受，磁控濺射技術(shù)不再局限于軍工、航空航天等領(lǐng)域關(guān)鍵元器件的制備應(yīng)用，目前已廣泛應(yīng)用到光學(xué)薄膜、薄膜太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。