磁控溅射-创世威纳科技(图)

直流溅射法

直流溅射法要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极，从而该方法只能溅射导体材料，不适于绝缘材料。因为轰击绝缘靶材时，表面的离子电荷无法中和，这将导致靶面电位升高，外加电压几乎都加在靶上，两极间的离子加速与电离的机会将变小，甚至不能电离，磁控溅射，导致不能连续放电甚至放电停止，溅射停止。故对于绝缘靶材或导电性很差的非金属靶材，须用射频溅射法（RF）。

磁控溅射种类

用磁控靶源溅射金属和合金很容易，点火和溅射很方便。这是因为靶（阴极），等离子体，和被溅零件/真空腔体可形成回路。但若溅射绝缘体如陶瓷则回路断了。于是人们采用高频电源，回路中加入很强的电容。这样在绝缘回路中靶材成了一个电容。但高频磁控溅射电源昂贵，溅射速率很小，同时接地技术很复杂，因而难大规模采用。为解决此问题，发明了磁控反应溅射。就是用金属靶，加入Ar和反应气体如氮气或氧气。当金属靶材撞向零件时由于能量转化，与反应气体化合生成氮化物或氧化物。磁控反应溅射绝缘体看似容易，而实际操作困难。主要问题是反应不光发生在零件表面，也发生在阳极，真空腔体表面，以及靶源表面。从而引起灭火，靶源和工件表面起弧等。其原理是一对靶源互相为阴阳极，从而消除阳极表面氧化或氮化。冷却是一切源（磁控，多弧，离子）所必需，因为能量很大一部分转为热量，若无冷却或冷却不足，这种热量将使靶源温度达一千度以上从而溶化整个靶源。

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磁控溅射镀膜机原理

由此可见，溅射过程即为入射离子通过一系列碰撞进行能量交换的过程，入射离子转移到逸出的溅射原子上的能量大约只有原来能量的1%，大部分能量则通过级联碰撞而消耗在靶的表面层中，并转化为晶格的振动。溅射原子大多数来自靶表面零点几纳米的浅表层，可以认为靶材溅射时原子是从表面开始剥离的。如果轰击离子的能量不足，则只能使靶材表面的原子发生振动而不产生溅射。如果轰击离子能量很高时，溅射的原子数与轰击离子数之比值将减小，这是因为轰击离子能量过高而发生离子注入现象的缘故。

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