磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出Ar正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜，而產生的二次電子會受到電場和磁場作用，產生E（電場）×B（磁場）所指的方向漂移，簡稱E×B漂移，其運動軌跡近似于一條擺線。若為環形磁場，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運動，它們的運動路徑不僅很長，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區域內，并且在該區域中電離出大量的Ar 來轟擊靶材，從而實現了高的沉積速率。隨著碰撞次數的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠離靶表面，并在電場E的作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳遞給基片的能量很小，致使基片溫升較低。

磁控濺射(she)是入(ru)射(she)粒子(zi)(zi)和(he)靶(ba)的(de)(de)碰撞過程。入(ru)射(she)粒子(zi)(zi)在(zai)靶(ba)中經(jing)歷復雜的(de)(de)散射(she)過程，和(he)靶(ba)原(yuan)子(zi)(zi)碰撞，把(ba)部(bu)分(fen)動量(liang)傳給靶(ba)原(yuan)子(zi)(zi)，此靶(ba)原(yuan)子(zi)(zi)又和(he)其他靶(ba)原(yuan)子(zi)(zi)碰撞，形成(cheng)級聯過程。在(zai)這種(zhong)級聯過程中某些表(biao)面附近的(de)(de)靶(ba)原(yuan)子(zi)(zi)獲得向(xiang)外運動的(de)(de)足夠(gou)動量(liang)，離開靶(ba)被濺射(she)出來(lai)。

種類(lei)

磁控濺射包括很多種類。各有不同工作原理和應用(yong)對象。但有一共同點：利用(yong)磁場(chang)與(yu)電(dian)場(chang)交互作用(yong)，使電(dian)子(zi)(zi)在靶表(biao)面附近成螺旋狀運行(xing)，從而加大電(dian)子(zi)(zi)撞擊氬氣(qi)產生離子(zi)(zi)的概率。所產生的離子(zi)(zi)在電(dian)場(chang)作用(yong)下撞向靶面從而濺射出靶材。

靶(ba)(ba)(ba)源(yuan)(yuan)分(fen)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)和(he)(he)非平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)式(shi)，平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)式(shi)靶(ba)(ba)(ba)源(yuan)(yuan)鍍膜(mo)均勻，非平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)式(shi)靶(ba)(ba)(ba)源(yuan)(yuan)鍍膜(mo)膜(mo)層和(he)(he)基(ji)體(ti)(ti)結合力強。平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)靶(ba)(ba)(ba)源(yuan)(yuan)多(duo)用(yong)于(yu)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)光(guang)學膜(mo)，非平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)多(duo)用(yong)于(yu)磨損裝飾(shi)膜(mo)。磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)控(kong)陰(yin)極(ji)(ji)按照磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)位(wei)形(xing)分(fen)布不(bu)同，大致可分(fen)為平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)態(tai)和(he)(he)非平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)控(kong)陰(yin)極(ji)(ji)。平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)態(tai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)控(kong)陰(yin)極(ji)(ji)內外磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鋼的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)通量(liang)大致相等(deng)，兩(liang)極(ji)(ji)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力線(xian)閉(bi)合于(yu)靶(ba)(ba)(ba)面，很好地將電(dian)(dian)子(zi)/等(deng)離(li)(li)子(zi)體(ti)(ti)約束在靶(ba)(ba)(ba)面附近，增(zeng)加(jia)碰撞(zhuang)幾率(lv)，提高(gao)了離(li)(li)化效(xiao)率(lv)，因而在較低的(de)工(gong)作氣壓(ya)和(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)下(xia)就(jiu)能起輝(hui)并維持輝(hui)光(guang)放電(dian)(dian)，靶(ba)(ba)(ba)材利(li)用(yong)率(lv)相對較高(gao)，但由于(yu)電(dian)(dian)子(zi)沿磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力線(xian)運動主要(yao)閉(bi)合于(yu)靶(ba)(ba)(ba)面，基(ji)片(pian)區(qu)域(yu)所受離(li)(li)子(zi)轟擊較小(xiao)(xiao).非平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)控(kong)濺射技(ji)術概(gai)念，即讓(rang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)控(kong)陰(yin)極(ji)(ji)外磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)通大于(yu)內磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji)，兩(liang)極(ji)(ji)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力線(xian)在靶(ba)(ba)(ba)面不(bu)完全(quan)閉(bi)合，部分(fen)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力線(xian)可沿靶(ba)(ba)(ba)的(de)邊緣延(yan)伸到(dao)基(ji)片(pian)區(qu)域(yu)，從而部分(fen)電(dian)(dian)子(zi)可以沿著(zhu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)力線(xian)擴展到(dao)基(ji)片(pian)，增(zeng)加(jia)基(ji)片(pian)區(qu)域(yu)的(de)等(deng)離(li)(li)子(zi)體(ti)(ti)密度和(he)(he)氣體(ti)(ti)電(dian)(dian)離(li)(li)率(lv).不(bu)管平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)非平(ping)(ping)衡(heng)(heng)(heng)，若磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)鐵靜(jing)止，其磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)特性決定一(yi)般靶(ba)(ba)(ba)材利(li)用(yong)率(lv)小(xiao)(xiao)于(yu)30%。為加(jia)大靶(ba)(ba)(ba)材利(li)用(yong)率(lv)，可采(cai)用(yong)旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)。但旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)需要(yao)旋轉(zhuan)(zhuan)機構，同時濺射速(su)率(lv)要(yao)減小(xiao)(xiao)。旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)多(duo)用(yong)于(yu)大型或貴重(zhong)靶(ba)(ba)(ba)。如(ru)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)膜(mo)濺射。對于(yu)小(xiao)(xiao)型設備和(he)(he)一(yi)般工(gong)業設備，多(duo)用(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)靜(jing)止靶(ba)(ba)(ba)源(yuan)(yuan)。

用(yong)(yong)磁控靶源(yuan)濺(jian)(jian)射(she)金屬(shu)和合金很(hen)容易，點火和濺(jian)(jian)射(she)很(hen)方便。這是(shi)(shi)因為(wei)靶（陰極），等離子體(ti)(ti)(ti)，和被濺(jian)(jian)零件/真空(kong)腔體(ti)(ti)(ti)可形成(cheng)回(hui)(hui)路(lu)。但(dan)若濺(jian)(jian)射(she)絕(jue)緣體(ti)(ti)(ti)如陶(tao)瓷則回(hui)(hui)路(lu)斷了。于是(shi)(shi)人們采用(yong)(yong)高頻電(dian)源(yuan)，回(hui)(hui)路(lu)中(zhong)加(jia)入很(hen)強(qiang)的電(dian)容。這樣在絕(jue)緣回(hui)(hui)路(lu)中(zhong)靶材成(cheng)了一個電(dian)容。但(dan)高頻磁控濺(jian)(jian)射(she)電(dian)源(yuan)昂貴(gui)，濺(jian)(jian)射(she)速率很(hen)小，同時接地技術很(hen)復雜，因而(er)難大規(gui)模采用(yong)(yong)。為(wei)解決此問題(ti)，發明了磁控反應(ying)濺(jian)(jian)射(she)。就(jiu)是(shi)(shi)用(yong)(yong)金屬(shu)靶，加(jia)入氬氣和反應(ying)氣體(ti)(ti)(ti)如氮氣或氧氣。當(dang)金屬(shu)靶材撞向零件時由于能(neng)量轉化，與反應(ying)氣體(ti)(ti)(ti)化合生(sheng)成(cheng)氮化物(wu)或氧化物(wu)。

磁控反應濺射(she)絕緣體看似容易,而實際操作困難。主要問(wen)題(ti)是反應不光發生(sheng)在零(ling)件表(biao)(biao)(biao)面，也發生(sheng)在陽(yang)(yang)極(ji)，真空腔(qiang)體表(biao)(biao)(biao)面，以及靶(ba)(ba)源(yuan)表(biao)(biao)(biao)面。從(cong)而引(yin)起滅(mie)火，靶(ba)(ba)源(yuan)和工件表(biao)(biao)(biao)面起弧等(deng)。德國萊寶(bao)發明(ming)的孿生(sheng)靶(ba)(ba)源(yuan)技術，很好的解決(jue)了(le)這個問(wen)題(ti)。其原理是一對靶(ba)(ba)源(yuan)互相為(wei)陰陽(yang)(yang)極(ji)，從(cong)而消除陽(yang)(yang)極(ji)表(biao)(biao)(biao)面氧化(hua)(hua)或氮(dan)化(hua)(hua)。

冷(leng)卻是一切源(yuan)（磁控(kong)，多(duo)弧(hu)，離(li)子）所需，因為能(neng)量(liang)很大一部分轉為熱量(liang)，若無冷(leng)卻或(huo)冷(leng)卻不足，這種熱量(liang)將(jiang)使靶源(yuan)溫度達一千度以上從(cong)而溶化整(zheng)個靶源(yuan)。

文章內(nei)容來(lai)源于網絡，如有問題(ti)，請與我們聯絡！