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磁控溅射系统的原理

2020-07-17 10:44:41

磁控溅射系统的原理是在电场的作用下,稀薄气体的异常辉光放电产生的等离子体会轰击阴极靶的表面,并从靶表面溅射出分子,原子,离子和电子 。 溅射的粒子携带一定量的动能,并在一定方向上朝向基板的外表面射出,从而在基板的表面上形成涂层。

溅射涂层开始显示出简单的直流二极管溅射。 它的优点是设备简单,但直流二极管溅射沉积速率低; 为了坚持自我约束的排放,它不能在低压下进行; 它不能溅射绝缘材料。 这样的缺陷限制了它的使用。 在直流二极管溅射设备中添加热阴极和辅助阳极可构成直流三极管溅射。 由添加的热阴极和辅助阳极产生的热电子增强了溅射气体原子的电离作用,因此即使在低压下也可以进行溅射。 否则,可以降低溅射电压以进行低压溅射。 在低压条件下; 放电电流也会增加,并且可以不受电压影响地独立控制。 在热阴极之前添加电极(网格状)以形成四极溅射装置可以稳定放电。 然而,这些装置难以获得具有高浓度和低堆叠速度的等离子体区域,因此其尚未在工业中广泛使用。

磁控溅射是在两极溅射的基础上开发的。 在靶材料的表面上建立与电场正交的磁场。 它解决了低两层溅射沉积速率和低等离子体电离速率的一阶问题,这已成为目前的涂层。重要的行业方法之一。 与其他涂层技术相比,磁控溅射具有以下特点:可以将多种材料制成靶材,几乎可以将所有金属,合金和陶瓷材料制成靶材; 可以在适当条件下堆叠多种靶材共溅射方法准确而稳定的合金; 向溅射放电气氛中添加氧气,氮气或其他活性气体会沉积形成目标材料和气体分子的化合物薄膜; 并准确控制溅射镀膜工艺,以达到均匀高的高度准确的膜厚; 离子溅射靶数据后,材料直接从固态变为等离子体,溅射靶的安装不受限制,适用于大容量涂装室的多靶布局设计。 溅射镀膜速度快,膜层细,附着力好等特点,非常适合大规模,高效率的工业生产。 近年来,磁控溅射技术发展迅速。 典型的方法包括射频溅射,混响磁控溅射,不平衡磁控溅射,脉冲磁控溅射和高速溅射。

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