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磁控溅射技术1、磁控溅射简介磁控溅射是一个磁控运行模式的二极溅射。
它与二~四极溅射的主要不同点：一是，在溅射的阴极靶后面设置了永久磁钢或电磁铁。
在靶面上产生水平分量的磁场或垂直分量的磁场(例如对向靶)，由气体放电产生的电子被束缚在靶面附近的等离子区内的特定轨道内运转；受电场力和磁场力的复合作用，沿一定的跑道作旋轮转圈。
靶面磁场对荷电粒子具有约束作用，磁场愈强束缚的愈紧。
由于电磁场对电子的束缚和加速，电子在到达基片和阳极前，其运动的路径也大为延长，使局部Ar气的碰撞电离几率大大增加，氩离子Ar+在电场作用下加速，轰击作为阴极的靶材。
把靶材表面的分子、原子及离子及电子等溅射出来，提高了靶材的飞溅脱离率。
被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿着一定的方向射向基体，最后沉积在基体上成膜。
经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低,摆脱磁力线的束缚,最终落在基片、真空室内壁及靶电源阳极上。
工作气体电离几率的增加和靶材离化率的提高，使真空气体放电时内阻减小，故磁控靶发生溅射沉积时的工作电压较低(多数在4-600V之间)，有的工作电压略高(例如>700V)，有的工作电压较低(例如300V左右)。
磁控溅射发生时，其溅射工作电压主要降落在磁控靶的阴极位降区上。
由于磁控溅射沉积的膜层均匀、致密、针孔少，纯度高，附着力强，可以在低温、低损伤的条件下实现高速沉积各种材料薄膜，已经成为当今真空镀膜中的一种成熟技术与工业化的生产方式。
磁控溅射技术在科学研究与各行业工业化生产中得到了迅速发展和广泛应用。
总之，磁控溅射技术就是利用电磁场来控制真空腔体内气体“异常辉光放电”中离子、电子的运动轨迹及分布状况的溅射镀膜的工艺过程。
2、产生磁控溅射的三个条件磁控气体放电进而引起溅射，必须满足三个必要而充分的条件：(1)第一，具有合适的放电气体压强P：直流或脉冲中频磁控放电，大约在0. 1 Pa~10Pa左右)，典型值为5×10-1Pa;射频磁控放电大约在10-1~10-2Pa。
磁控溅射工艺
磁控溅射工艺是一种常用的薄膜制备技术，利用高能量的离子束轰击材料表面，使其原子或分子从材料中剥离，并在真空中沉积到基底上形成薄膜。
磁控溅射工艺主要由以下几个步骤组成：
1. 原材料制备：将所需的材料制成均匀的块状，并将其放在磁控溅射靶材上。
2. 系统抽真空：将磁控溅射室抽真空，以获得高度清洁、无尘的加工环境。
3. 加热：在真空条件下对靶材进行加热处理，使其达到所需的激活温度。
4. 激活：使用高能离子束轰击靶材表面，将其原子或分子从靶材中剥离，并沉积到基底表面上。
5. 结晶：经过一定时间的沉积后，薄膜开始结晶形成晶体结构。
6. 薄膜完整性测试：对形成的薄膜进行缺陷和完整性测试，以确定其质量和可靠性。
磁控溅射工艺具有制备薄膜结构、成分均匀、密度高、粗糙度小等优点，广泛应用于电子器件、工具涂层、太阳能电池等领域。
阴极溅射与溅射阀值能量-磁控溅射基本原理与工况1、阴极溅射所谓阴极溅射就是真空腔体内荷能粒子(主要是工作气体电离后的正离子) 轰击阴极靶材，从而引起靶材表面粒子(正离子、原子和分子等)被撞击获能后从靶材表面逸出的现象。
它是高能离子轰击阴极，使阴极表面的中性原子或分子获能逸出的过程，溅射是轰击粒子与靶材原子之间动态能量传递的结果。
2、溅射能量阀值(1)阴极靶材溅射能量阀值是指将靶材原子溅射出来所须的入射(即轰击) 离子的最小能量值;(2)当入射离子的能量低于溅射阀值时，虽然可以见到等离子体发出的较强辉光，但是不会发生靶材原子溅射逸出现象;(3)溅射能量阀值与入射离子质量无明显依赖关系，但不同的工作气体对靶材溅射能量阀值会产生一定影响。
(4)不同阴极靶材的溅射能量阀值有很大的不同。
溅射能量阀值随靶材原子序数增加而减小(即与原子核外电子能级排列与最外层电子排列位置的满位或缺失状况有关)。
大多数金属靶材溅射能量阀值为10~30ev(氩Ar 为工作气体)。
(5)轰击靶材离子的能量可以通过调节靶电源的输出，即改变磁控靶溅射电压进行控制。
磁控靶溅射电压还会对溅射沉积的薄膜晶状结构造成影响。
(6)在磁控靶溅射的工艺过程中，如发现最终未能在基片和工件表面溅射沉积成膜的情况，究其原因，可以从以下几个方面着手分析：①磁控靶溅射电压是否足够高(靶输出电压的高低可以决定轰击靶材的电离气体离子的能量大小，只有轰击离子的能量大于靶材的溅射能量阀值，溅射才有可能发生)。
②磁控靶是否工作在气体放电伏-安特性曲线的异常放电区段上。
直流靶电源运行在异常放电区段时的典型特点是：调节磁控靶溅射电压高低时，溅射电流随之同步增加或减少;脉冲和射频电源随着输出频率的增高，这种相对应性会减弱，操作人员须在工艺实践中细心体会才能掌握。
③磁控靶前出现的靶材溅射离子发光的典型颜色是否正确，这是判断靶材是否发生溅射的一个重要衡量标准之一。
④可能部分靶材(例如铝靶材表面的氧化铝层)的预溅射过程还未结束。
磁控溅射镀膜原理及工艺(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--磁控溅射镀膜原理及工艺摘要：真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术，在现实生产生活中有着广泛的应用。
真空镀膜技术有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。
这里主要讲一下由溅射镀膜技术发展来的磁控溅射镀膜的原理及相应工艺的研究。
关键词：溅射；溅射变量；工作气压；沉积率。
绪论溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。
常用二极溅射设备如右图。
通常将欲沉积的材料制成板材-靶，固定在阴极上。
基片置于正对靶面的阳极上，距靶一定距离。
系统抽至高真空后充入（10～1）帕的气体（通常为氩气），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生辉光放电。
放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子，其能量在1至几十电子伏范围内。
溅射原子在基片表面沉积成膜。
其中磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的成就之一。
它以溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点，成为镀膜工业应用领域(特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合)的首选方案。
1磁控溅射原理溅射属于PDV（物理气相沉积）三种基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀）中的一种。
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正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。
Page 1矩形磁电管指导说明书Page 3Page 7警告事项――请首先阅读注意－隔膜靶材的冷却系统不要在隔膜上没有靶材或者背板时提供水压阴极采用隔膜冷却方法比常规的靶材冷却有很多优势。
然而这个系统提供水压前需装好一个靶材或者背板。
如果在没有装靶材的情况下提供水压，隔膜将会变形甚至爆破，如果压力大于5bar. 易碎靶材也不应该直接装在薄膜上。
靶材材料和背板的组合的建议，请联系真科－或见说明书中相关章节。
磁控溅镀源运行在可能致命的电压和电流。
必须极其注意确保运行期间的安全接地保护。
绝不要在没装安全盖子时运行。
总是将安全保护与磁电管电源单元通过使用提供的外部安全屏蔽的‘trip’开关互锁。
戴心脏起搏器的人应该远离磁控溅镀源――确保提供的警告标示可以在显眼位置，同时在进入有齿孔溅镀机台或者阴极的房间入口也要有提示。
Page 8磁场和它们的影响：心脏起搏器数据存储真科磁电管会产生很高的磁场强度，并会吸引任何散碎的铁磁性材料到磁电管。
如果没注意到并清除掉的话可能导致放电或短路。
由于这些原因，当从真空腔体移动溅镀源时，确保工作表面清洁没有散碎部件。
对于长期存放，要预防性的采用合适的包装来覆盖。
磁性数据存储媒介也要注意不要靠近磁电管。
例如，所有的电脑硬盘和信用卡都应该与溅镀源保持至少100cm 的距离。
如果磁电管或者磁体通过空运被返送到真科，磁体时作为危险等级的物品，如果没有正确处理的话，可能会干涉飞机的导航系统。
需要填写一个危险物品装运声明表格。
这只能由参加参加过相关空运安全课程或者可以负责包装物品的人来完成。
Page 9拆包和外观收到溅镀源时，拆掉外部包装再检查设备是否在运输期间有损坏。
如果有明显的损坏，请立即知会真科。
一些固定螺丝可能会在运输过程中松动，主要取决于产品的设计。
参考组装图纸确认螺丝的条件。
如果松了，再次锁紧。
拆开O-ring密封任何没有暴露在包装材料的密封圈都已经轻轻的涂抹了真空油，可准备直接应用了。
磁控溅射靶材的根瘤的形成磁控溅射是由于各种各样的行业，如薄膜太阳能电池，半导体，光学，装饰涂料，耐磨和防腐蚀保护应用的高度重视的技术。
据观察，在过去，在某些情况下，当溅射金属或陶瓷材料，结节表面形成溅射赛马场附近地区（自动转存面积），有时甚至在赛马场区域目标（图1）。
他们通常拥有一个到岗，圆锥或金字塔形状。
结节往往沉积运行收益增长。
最终，他们可以覆盖超过30％的目标的表面区域。
形成结节会带来不同的效果，如溅射速率，溅射原子的角分布的变化，增强电弧放电过程中漂移和不稳定，这反过来缺陷的结果，并导致质量差溅射薄膜。
涂层系统已被关闭经常清洗目标表面结节和碎片。
这会导致非预期的停机时间和降低生产速度。
目标表面上形成结节，因此极不可取的。
尽管这是一个严重的工业问题，一般有什么结果结节的增长，这是很重要的工艺参数的理解缺乏，以及如何解决这个问题。
因此，这篇文章的目的是阐明根瘤的形成机制，对靶材的关键工艺参数和提供解决方案以及一些轻。
图1。
A）扫描电镜图像显示结节形态。
从Lippens等。
[4] B）ITO靶材的黑色结节（图像- Gencoa有限公司提供）; C）在Si 靶材结节（图像- Faradox储能公司提供）。
根瘤的生长机制观察视锥细胞的离子轰击阴极的历史可以追溯到早在1942年[1]。
从那时起，这种现象一直受到学术界和工业界的科学家和工程师的兴趣。
韦纳锥的形成[2]进行了广泛的研究工作。
基于实验证据韦纳的结论，在溅射从另一个源提供的某些杂质原子或原子的极少量可以给离子轰击surfaces.The比种子诱导锥增长所需的主要原子可以上升到种子锥形成低至1 500人，分别为钼- 铜的情况下证明。
有趣的是，它也表明，种子原子材料具有较低的溅射率，但必须表现出了较高的熔点。
存款锥也可以出现更大的通量是一个较低的熔点金属热的熔点较高的金属，它是离子轰击下存放。
在低离子轰击能量（<1keV，即典型的磁控溅射应用）高温（〜⅓的熔点）为种子锥现象发生的重要。
