磁控濺射設備體系包括許多類型,每個都有不同的工作原理和應用對象。 可是,它們有一個共同點:磁場和電場之間的相互效果導致電子在方針外表鄰近盤旋,然后增加了電子碰擊氬氣發生離子的可能性。 發生的離子在電場的效果下碰擊靶外表并濺射靶資料。
方針源分為平衡和不平衡類型。 平衡的靶源涂膜均勻,不平衡的靶源涂膜層與基材的結合力強。 平衡的方針光源首要用于半導體光學薄膜,不平衡的光源首要用于耐磨裝飾膜。 依據磁場配置,磁控管陰可大致分為平衡磁控管陰和不平衡磁控管陰。
平衡磁控管陰內部和外部的電磁鋼磁通量大致相等。 南北的磁力線在方針外表閉合,然后將電子/等離子體限制在方針外表鄰近,然后增加了磕碰的可能性并進步了電離效率。 它能夠在壓力和電壓下點著并維持輝光放電,方針利用率相對較高,可是由于電子沿著磁場線移動首要是關閉在方針外表上,因而基板區域的離子轟擊較少。 不平衡磁控管濺射技能概念是使磁控管陰的外磁的磁通量大于內磁的磁通量。
南北的磁力線在方針外表上沒有完全閉合。 磁力線的一部分能夠沿著方針的邊緣延伸到基板的區域。 增加基板區域的等離子體密度和氣體電離速率。 不論平衡與不平衡,假如磁體是停止的,其磁場特性決定了總體方針利用率小于30%。 為了進步方針利用率,能夠運用旋轉磁場。 可是旋轉磁場需要旋轉組織,一起降低了濺射速率。 旋轉磁場首要用于大型或有價值的方針。 如半導體薄膜濺射。 關于小型設備和通用工業設備,經常運用多用途磁場固定方針源。
用磁控管靶源濺射金屬和合金很容易,而且焚燒和濺射也很方便。 這是由于靶(陰),等離子體和濺射部分/真空腔能夠構成電路。 可是,假如運用濺射絕緣體(例如陶瓷),則電路會損壞。 因而人們運用高頻電源,在環路中增加了一個堅固的電容器。 這樣,方針就成為絕緣電路中的電容器。 可是,高頻磁控管濺射電源價格昂貴,濺射率小,而且接地技能復雜,因而難以大規模選用。
為了處理這個問題,創造晰磁控反響濺射。 運用金屬靶,添加氬氣和氮氣或氧氣等反響氣體。 金屬靶由于能量轉化而與零件磕碰時,會與反響性氣體結合構成氮化物或氧化物。 磁控反響濺射絕緣子似乎很容易,但實際操作卻很困難。 首要問題是反響不僅發生在零件外表,而且發生在,真空腔的外表和方針源的外表。 這將導致滅火,方針源和工件外表起弧。 德國萊比錫創造的雙靶技能很好地處理了這個問題。 原理是一對方針源是互相的陰極和陽,然后消除了陽外表的氧化或氮化。
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