磁控溅射系统介绍perfect

一.磁控溅射电镀上世纪80年代开始, 磁控溅射技术得到迅猛的发展, 其应用领域得到了极大的推广。

现在磁控溅射技术已经在镀膜领域占有举足轻重的地位, 在工业生产和科学领域发挥着极大的作用。

正是近来市场上各方面对高质量薄膜日益增长的需要使磁控溅射不断的发展。

在许多方面, 磁控溅射薄膜的表现都比物理蒸发沉积制成的要好；并且在同样的功能下采用磁控溅射技术制得的可以比采用其他技术制得的要厚。

因此, 磁控溅射技术在许多应用领域涉及制造硬的、抗磨损的、低摩擦的、抗腐蚀的、装潢的以及光电学薄膜等方面具有重要是影响。

磁控溅射技术得以广泛的应用,是由该技术有别于其它镀膜方法的特点所决定的。

其特点可归纳为:可制备成靶材的各种材料均可作为薄膜材料,涉及各种金属、半导体、铁磁材料,以及绝缘的氧化物、陶瓷等物质,特别适合高熔点和低蒸汽压的材料沉积镀膜在适当条件下多元靶材共溅射方式,可沉积所需组分的混合物、化合物薄膜;在溅射的放电气中加入氧、氮或其它活性气体,可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜;控制真空室中的气压、溅射功率,基本上可获得稳定的沉积速率,通过精确地控制溅射镀膜时间,容易获得均匀的高精度的膜厚,且反复性好;溅射粒子几乎不受重力影响,靶材与基片位置可自由安排;基片与膜的附着强度是一般蒸镀膜的10倍以上,且由于溅射粒子带有高能量,在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜,同时高能量使基片只要较低的温度即可得到结晶膜;薄膜形成初期成核密度高,故可生产厚度10nm以下的极薄连续膜。

1.磁控溅射工作原理:磁控溅射属于辉光放电范畴, 运用阴极溅射原理进行镀膜。

膜层粒子来源于辉光放电中, 氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射作用。

氩离子将靶材原子溅射下来后,沉积到元件表面形成所需膜层。

磁控原理就是采用正交电磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹, 使得电子在正交电磁场中变成了摆线运动, 因而大大增长了与气体分子碰撞的几率。

用高能粒子(大多数是由电场加速的气体正离子)撞击固体表面(靶), 使固体原子(分子)从表面射出的现象称为溅射。

磁控溅射杨洋（湖北大学物理学与电子技术学院，武汉201210）摘要磁控溅射是为了在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。

通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率的方法。

在各种溅射镀膜技术中，磁控溅射技术是最重要的技术之一，它在等离子体产生、维持以及效率方面与其他技术相比都有了很大的改进，较易获得高的沉积速率，致密性与结合力更好的薄膜，因此在机械、光学和电子行业得到了广泛的应用。

近些年来，关于磁控放电的理论得到广泛的研究，主要包括磁场结构的分析以及物理机制讨论。

在磁场放电区域，电子被限制在磁力线平行于阴极表面的位置，从而产生出高电离化的背景气体。

在这个区域产生的离子被加速运动的过程中，又会受到电子和离子的碰撞同时产生出二次电子来维持放电。

在磁控溅射系统中，由于特殊的磁场结构，靶材表面的磁场分布以及离子分布是不均匀的，从而导致刻蚀的不均匀性，这对于靶的利用率是一个极大的限制，因此针对于靶面粒子分布以及刻蚀形貌的研究具有很重要的指导意义，而最有效的方法就是通过计算机建立模型仿真。

关键词：磁控溅射，电磁场，靶1、工作原理磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，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，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生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表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。

随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。

磁控溅射百科名片磁控溅射是为了在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。

通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率的方法。

工作原理磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，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，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生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表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。

随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。

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碰撞过程。

入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。

在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。

种类磁控溅射包括很多种类。

各有不同工作原理和应用对象。

但有一共同点：利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。

所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。

靶源分平衡和非平衡式，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饰膜。

磁控阴极按照磁场位形分布不同，大致可分为平衡态和非平衡磁控阴极。

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附近，增加碰撞几率，提高了离化效率，因而在较低的工作气压和电压下就能起辉并维持辉光放电，靶材利用率相对较高，但由于电子沿磁力线运动主要闭合于靶面，基片区域所受离子轰击较小.非平衡磁控溅射技术概念，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缘延伸到基片区域，从而部分电子可以沿着磁力线扩展到基片，增加基片区域的等离子体密度和气体电离率.不管平衡非平衡，若磁铁静止，其磁场特性决定一般靶材利用率小于30%。

吉林平衡磁控溅射原理一、前言吉林平衡磁控溅射技术是一种新型的表面处理技术，其在表面涂覆、金属化、陶瓷化等方面有着广泛的应用。

本文将从吉林平衡磁控溅射原理的基本概念、设备构造、工艺流程和应用等方面进行详细介绍。

二、基本概念1. 磁控溅射磁控溅射是利用高能离子轰击靶材表面，使靶材原子或分子脱离并沉积在基板上形成薄膜的一种表面处理技术。

在磁场作用下，靶材表面被电子轰击后，释放出的原子或分子被加速并沉积在基板上。

2. 平衡磁控溅射平衡磁控溅射是指通过调节气体流量、功率密度和靶材距离等参数来实现稳定沉积速率和均匀沉积厚度的一种磁控溅射技术。

相比传统的磁控溅射技术，平衡磁控溅射技术具有更高的沉积速率和更好的膜层均匀性。

三、设备构造吉林平衡磁控溅射设备主要由真空室、气体供给系统、靶材支架、基板支架、磁控系统和电源等组成。

1. 真空室真空室是吉林平衡磁控溅射设备的核心部分，其主要作用是提供一个高度真空的环境，以保证沉积过程中的稳定性。

真空室一般采用不锈钢材料制作，内部表面光洁度高，以避免对沉积膜层产生影响。

2. 气体供给系统气体供给系统主要提供工艺所需的气体，并通过调节气体流量来实现沉积速率和膜层均匀性的控制。

气体供给系统一般包括气源、流量计和阀门等组件。

3. 靶材支架靶材支架是将靶材固定在真空室内并与电源相连的装置。

靶材支架一般采用铜或铝制作，其表面必须保持光洁度，以保证沉积膜层的质量。

4. 基板支架基板支架是将待处理的基板固定在真空室内的装置。

基板支架一般采用不锈钢材料制作，其表面必须保持光洁度，以避免对沉积膜层产生影响。

5. 磁控系统磁控系统主要是通过调节磁场强度和方向来控制离子轰击靶材表面的能量和方向。

磁控系统一般由永磁体和电磁体组成，其结构复杂，需要精确调节。

6. 电源电源主要是为靶材提供高频或直流电能，并通过调节功率密度来控制沉积速率和膜层均匀性。

电源一般采用高频或直流电源，其输出功率可达数千瓦。

四、工艺流程吉林平衡磁控溅射工艺流程包括预处理、真空抽气、气体灌注、沉积、退火和后处理等步骤。

磁控溅射法
磁控溅射法是一种物理学术语，又称磁控溅射质谱（MS）技术，
它是一种用于离子密度分析和分子数量分析的常用技术。

它能够将原
始样品加热分解成原子和分子，通过磁场加速器将其加速到电离态，
然后将其分解得到原子和分子，并用特定的化学反应来生成合成的化
合物。

磁控溅射法的研究应用可以追溯到上世纪六十年代，但它目前
仍然是一种很重要的分析技术。

使用这种技术，可以获得质谱中质量数据和活性数据，用于分析
和诊断样本中的特定分子。

通常，为了获得有用的信息，研究者设置
了特定的实验参数，用来控制离子的强度，频率，磁场的强度等因素，这些参数直接影响结果的准确性和可靠性。

同样，对于特定的化学反应，需要使用正确的参数去激发和操纵结构动力学，也可以为研究者
提供正确的结果。

磁控溅射技术能够获得原子和分子的高分辨率质谱数据，从而为
研究者提供有效的信息。

它被广泛应用于生物医学研究，分子生物学
研究，分析化学研究，物质特征描述和药物发现等多个领域，并已经
取得了重要的应用和成果。

同时，磁控溅射微量质谱也常用于质量控
制和定量分析，以及结构识别和鉴定物质的分子组成等诸多功能，这
些功能的使用也得到了持续的发展。

磁控溅射技术简介
磁控溅射技术是一种先进的表面涂层技术，其基本原理是利用高能离子束轰击目标材料，使其表面原子或分子产生离解，进而形成薄膜层。

该技术可用于制备各种材料的涂层，如金属、合金、陶瓷、有机物等，具有高硬度、高密度、优良的抗腐蚀性和耐磨性等特点。

磁控溅射技术的主要设备包括磁控溅射装置、真空系统和离子束源等。

其中，磁控溅射装置是核心部件，由磁控阴极、阳极、磁场、溅射材料和基底等组成。

在真空系统的作用下，通过加热、通电等方式，将溅射材料的原子或分子释放出来，经过离子束的轰击和磁场的作用，最终在基底上形成薄膜层。

磁控溅射技术具有较高的薄膜制备效率和较好的膜质量，适用于制备各种材料的涂层，如硬质合金、钛合金、钢铁、陶瓷、聚合物等。

该技术广泛应用于航空、航天、电子、机械等领域，是现代制造业中不可或缺的重要技术之一。

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磁控溅射的基本原理
磁控溅射是一种常用的表面涂层技术，其基本原理是利用磁场控制金属靶材的粒子运动，使其与气体离子发生碰撞，从而产生溅射现象。

具体来说，磁控溅射系统通常由以下几个组件构成：金属靶材、磁控源、工作气体、基底材料和真空腔体。

首先，靶材作为溅射的源头，通常是由所需涂层材料制成。

磁控源则通过施加磁场，使靶材表面的金属原子形成粒子流，这个粒子流称为溅射束。

施加磁场的目的是聚焦和加速溅射粒子，提高溅射效率。

然后，工作气体被引入真空腔体中，并与磁控源产生的溅射束发生碰撞。

这个工作气体通常是惰性气体，如氩气，它的作用是激发靶材表面的金属原子，并将其释放到气氛中。

释放的金属原子很快与基底材料表面的原子结合，形成所需的涂层。

基底材料可以是任何需要被涂层的物体表面，如金属件、玻璃器皿等。

通过控制溅射时间和气氛控制等参数，可以调节涂层的厚度和质量。

总的来说，磁控溅射的基本原理是利用磁场控制金属靶材的溅射束，使其与工作气体发生碰撞并释放金属原子，从而形成涂层。

这一技术在材料加工、光学涂层、硬质涂层等领域有着广泛的应用。

高真空磁控溅射镀膜系统介绍1.设备简介●名称：高真空磁控溅射镀膜系统●型号：JGP560●极限真空：6.60E-05 Pa●最高可控可调温度：500℃（1个样品位）●3个靶位，8个样品位2.真空简介●真空是一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。

在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。

事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压强小于一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。

1真空常用帕斯卡（Pascal）或托尔（Torr）做为压力的单位。

目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。

●我国真空区域划分为：粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。

●高真空的获得油扩散泵的结构●真空镀膜●真空镀膜实质上是在高真空状态下利用物理方法在镀件的表面镀上一层薄膜的技术，它是一种物理现象。

●真空镀膜按其方式不同可分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和现代发展起来的离子镀膜。

3.磁控溅射镀膜原理介绍●磁控溅射法是一种较为常用的物理沉积法。

磁控溅射是在真空室中，利用低压气体放电现象，使处于等离子状态下的离子轰击靶表面，并利用环状磁场控制辉光放电，使溅射出的粒子沉积在基片上。

磁控溅射可以方便地制取高熔点物质的薄膜，在很大面积上可以制取均匀的膜层。

●磁控溅射工艺流程在镀膜过程中，工艺的选择对薄膜的性能具有重要的影响，根据磁控溅射技术原理，结合设备的实际应用，制定工艺流程如图1●膜层的要求磁控溅射膜层的沉积是物理气相沉积。

膜层厚度范围为nm～μm数量级，膜厚＜550nm，对光有干涉作用，属于薄膜范畴，通常称薄膜技术。

太阳能集热管内管外壁镀膜是采用属于物理气相沉积技术的磁控溅射镀获得太阳光谱选择吸收薄膜。

●磁控溅射镀磁控溅射镀特点➢溅射速率高，沉积速率高➢磁控溅射阴极源是一个较为理想的可控源，沉积的膜层厚度与溅射源的功率或放电电流有较好的线性相关性，所以有较好的可控性，能较好地实现批量生产产品的一致性和重复性。