磁控溅射镀膜设备的工作原理是什么？

Question

磁控溅射镀膜设备是怎样的工作原理？可以不可以做下简介?

Answer 1

磁控溅射镀膜设备的工作原理要从一开始的"溅射现象"说起,人们由起初发觉"溅射现象"发展至"溅射镀膜"此间历经了相当长的发展时间,溅射现象早在19世纪50年代的法拉第气体放电实验就已经发现了.不过当时还只将此现象作为一种避免范畴的研究,认为这种现象是有害的.
直到20世纪,才有人证明了沉积金属是阴极被正离子轰击才溅射出来的物质.20世纪60年代时溅射制取的钽膜出现.到了1965年出现同轴圆柱磁控溅射装置和三级溅射装置,20世纪70年代,平面磁控溅射镀膜设备被研发出来,实现了高速低温溅射镀膜,使溅射镀膜一日千里,进展飞快.
磁控溅射镀膜设备的磁控溅射靶是采用静止电磁场,而磁场是曲线型的,对数电场用于同轴圆柱形靶;均匀电场用于平面靶;S-枪靶则位于两者间.各部分的原理是一样的.
电子受电场影响而加速飞向基材,在此过程中跟氩原子触发碰撞.如果电子本身足够30eV的能量的话,则电离出Ar?同时产生电子.电子依旧飞向基材,而Ar?受电场影响会移动到阴极(也就是溅射靶),同时用一种高能量轰击靶的表面,也就是让靶材发生溅射.
在这些溅射粒子中,中性的靶分子或原子会沉积在基片上而成膜;而二次电子在加速飞向基材时,在磁场的洛仑兹力影响之下,呈现螺旋线状与摆线的复合形式在靶表面作一系列圆周运动.该电子不但运动路径长,还是被电磁场理论束缚在靠近靶表面的等离子体区域范围内.于此区内电离出大量的Ar?对靶材进行轰击,所以说磁控溅射镀膜设备的沉积速率高.
伴随碰撞频次的增多,电子能量会逐渐变弱,电子也慢慢远离靶面.低能电子会沿着磁力线来回振荡,直至电子能量快耗尽的时候,受电场影响而终会沉积于基材上.
因为该电子的能量较弱,所以传给基材的能量较低,基材的温升作用不大.位于磁极轴线处的电场跟磁场相互间平行,第二类电子将直接飞向基片.但是,在磁控溅射镀膜设备中,磁极轴线处离子电流密度低,所以对于第二类包括电子数据很少,让基片温升效果较差.
磁控溅射镀膜设备的基本原理是通过磁场使电子运动的方向改变,通过对电子的运动路径的延长及区域范围束缚,来增加电子的电离概率,更好地使电子的能量利用更有效,这便是磁控溅射技术的"高速"和"低温"的特性机理.设备始于1974年时J. chapin的研发成果,当时磁控溅射镀膜设备一经研发,其相较于别的镀膜工艺显得优越性较为突出,设备适用范围极广,可在任何基材上镀上任何物料的膜层.

Answer 2

磁控溅射镀膜设备的工作原理，说起来其实挺直接的。它是这样工作的：

建立真空环境：首先，设备内部要建立一个高真空环境。这是为了避免空气中的杂质影响镀膜质量。

注入惰性气体：然后，向设备内注入少量的惰性气体，通常是氩气。这个气体是镀膜过程中的关键“参与者”。

产生等离子体：打开电源后，氩气被电离成等离子体。这个等离子体含有大量的氩离子。

氩离子轰击靶材：这些氩离子在电场作用下高速撞击设备中的靶材（就是你想要在基底上镀的材料）。这个过程就叫做“溅射”。

形成薄膜：靶材被氩离子轰击后，会有微小的粒子从靶材表面飞溅出来，这些粒子在基底上沉积，逐渐形成均匀的薄膜。

磁控的作用：磁控溅射的独特之处在于它用磁场来控制等离子体，使得溅射过程更加高效，薄膜更加均匀和紧密。

磁控溅射就是用氩离子轰击靶材，再利用磁场控制等离子体，从而在基底上形成薄膜的过程。这种方法特别适合生产高质量的薄膜。