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磁控溅射设备是怎样进行工作的?

2021-11-13 11:03:03

磁控溅射设备的作业原理是指电子在电场E的效果下,在飞向基片进程中与氩原子发生磕碰,使其电离发生出Ar正离子和新的电子;新电子飞向基片,Ar离子在电场效果下加快飞向阴极靶,并以高能量炮击靶外表,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,而发生的二次电子会遭到电场和磁场效果,发生E(电场)×B(磁场)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外表做圆周运动,它们的运动路径不只很长,而且被捆绑在靠近靶外表的等离子体区域内,并且在该区域中电离出很多的Ar 来炮击靶材,然后实现了高的沉积速率。跟着磕碰次数的添加,二次电子的能量消耗殆尽,逐步远离靶外表,并在电场E的效果下终究沉积在基片上。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。

磁控溅射是入射粒子和靶的磕碰进程。入射粒子在靶中阅历杂乱的散射进程,和靶原子磕碰,把部分动量传给靶原子,此靶原子又和其他靶原子磕碰,形成级联进程。在这种级联进程中某些外表邻近的靶原子取得向外运动的足够动量,脱离靶被溅射出来。磁控溅射包括很多种类。各有不同作业原理和使用目标。但有总共同点:使用磁场与电场交互效果,使电子在靶外表邻近成螺旋状运行,然后电子撞击氩气发生离子的概率。所发生的离子在电场效果下撞向靶面然后溅射出靶材。

磁控溅射设备


靶源分平衡式和非平衡式,平衡式靶源镀膜均匀,非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强。平衡靶源多用于半导体光学膜,非平衡多用于磨损装修膜。磁控阴极按照磁场位形分布不同,大致可分为平衡态磁控阴极和非平衡态磁控阴极。平衡态磁控阴极内外磁钢的磁通量大致相等,两极磁力线闭合于靶面,很好地将电子/等离子体约束在靶面邻近,添加了磕碰几率,提高了离化功率,因而在较低的作业气压和电压下就能起辉并维持辉光放电,靶材使用率相对较高。但由于电子沿磁力线运动首要闭合于靶面,基片区域所受离子炮击较小。非平衡磁控溅射技术,即让磁控阴极外磁极磁通大于内磁极,两极磁力线在靶面不完全闭合,部分磁力线可沿靶的边际延伸到基片区域,然后部分电子可以沿着磁力线扩展到基片,添加基片区域的等离子体密度和气体电离率。不管平衡还对错平衡,若磁铁停止,其磁场特性决议了一般靶材使用率小于30%。为靶材使用率,可采用旋转磁场。但旋转磁场需求旋转机构,一起溅射速率要减小。旋转磁场多用于大型或宝贵靶,如半导体膜溅射。对于小型设备和一般工业设备,多用磁场停止靶源。

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