磁控溅射是利用磁场束缚电子的运动,提高电子的离化率.与传统溅射相比具有"低温(碰撞次数的增加,电子的能量逐渐降低,在能量耗尽以后才落在阳极)"、"高速(增长电子运动路径,提高离化率,电离出更多的轰击靶材的离子)"两大特点.

通过磁场提高溅射率的基本原理由Penning在60多年前发明,后来由Kay和其他人发展起来,并研制出溅射枪和柱式磁场源.1979年Chapin引入了平面磁控结构.

磁控溅射源装置

平面型

1.矩形:应用广泛,尤其适用于大面积平板的连续型镀膜;镀膜均匀性,产品的一致性较好.

2.圆形:只适合于做小型的磁控源,制靶简单,适合科研中应用.

电磁铁

电流的磁效应:如果一条直的金属导线通过电流,那么在导线周围的空间将产生圆形磁场;导线中流过的电流越大,产生的磁场越强.

圆柱形

适合镀覆尺寸变化大,形状复杂的工件.

1.水嘴组件 2.旋转机械 3.靶座 4.靶材 5.条状永磁体 6.轭铁 7.块状永磁体 8.紧固螺母 9.密封圈 10.螺帽倒锥形靶材靶材利用率高;枪体结构紧凑,体积较小.

磁控溅射技术分类

磁控溅射在技术上可分为直流(DC)磁控溅射、中频(MF)磁控溅射、射频(RF)磁控溅射.

1.直流(DC)磁控溅射

溅射与气压的关系 - 在一定范围内提高离化率(尽量小的压强下维持高的离化率)、提高均匀性要增加压强和保证薄膜纯度、提高薄膜附着力要减小压强的矛盾,产生一个平衡.

辉光放电直流溅射系统

特点:提供一个额外的电子源,而不是从靶阴极获得电子.实现低压溅射(压强小于0.1帕).

缺点:难以在大块扁平材料中均匀溅射,而且放电过程难以控制,进而工艺重复性差.

2.中频(MF)磁控溅射

中评交流磁控溅射可用在单个阴极靶系统中,工业上一般使用孪生靶溅射系统;靶材利用率最高可达70%以上,靶材有更长的使用寿命,更快的溅射速率,杜绝靶材中毒现象.

3.射频(RF)磁控溅射

射频溅射特点 - 射频方法可以被用来产生溅射效应的原因是它可以在靶材上产生自偏压效应.在射频溅射装置中,击穿电压和放电电压显着降低.不必再要求靶材一定要是导电体.