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磁控濺射設備小型設備和一般工業設備,多用磁場靜止靶源

2021-11-23 15:17:06

磁控濺射設備靶源分平衡式和非平衡式,平衡式靶源鍍膜均勻,非平衡式靶源鍍膜膜層和基體結合力強。平衡靶源多用于半導體光學膜,非平衡多用于磨損裝修膜。磁控陰極依照磁場位形分布不同,大致可分為平衡態磁控陰極和非平衡態磁控陰極。平衡態磁控陰極表里磁鋼的磁通量大致相等,南北極磁力線閉合于靶面,很好地將電子/等離子體約束在靶面鄰近,增加了磕碰幾率,提高了離化功率,因而在較低的工作氣壓和電壓下就能起輝并維持輝光放電,靶材利用率相對較高。但由于電子沿磁力線運動首要閉合于靶面,基片區域所受離子炮擊較小。非平衡磁控濺射技術,即讓磁控陰極外磁極磁通大于內磁極,南北極磁力線在靶面不完全閉合,部分磁力線可沿靶的邊際延伸到基片區域,然后部分電子可以沿著磁力線擴展到基片,增加基片區域的等離子體密度和氣體電離率。不管平衡還對錯平衡,若磁鐵靜止,其磁場特性決議了一般靶材利用率小于30%。為增大靶材利用率,可采用旋轉磁場。但旋轉磁場需要旋轉機構,一起濺射速率要減小。旋轉磁場多用于大型或貴重靶,如半導體膜濺射。關于小型設備和一般工業設備,多用磁場靜止靶源。

直流濺射法要求靶材可以將從離子炮擊進程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極,然后該辦法只能濺射導體材料,不適于絕緣材料。因為炮擊絕緣靶材時,外表的離子電荷無法中和,這將導致靶面電位升高,外加電壓簡直都加在靶上,南北極間的離子加快與電離的機會將變小,乃至不能電離,導致不能接連放電乃至放電停止,濺射停止。故關于絕緣靶材或導電性很差的非金屬靶材,須用射頻濺射法(RF)。

磁控濺射設備


濺射進程中涉及到雜亂的散射進程和多種能量傳遞進程:入射粒子與靶材原子發生彈性磕碰,入射粒子的一部分動能會傳給靶材原子;某些靶材原子的動能超越由其周圍存在的其它原子所形成的勢壘(關于金屬是5-10 eV),然后從晶格點陣中被磕碰出來,發生離位原子;這些離位原子進一步和鄰近的原子順次重復磕碰,發生磕碰級聯;當這種磕碰級聯抵達靶材外表時,假如接近靶材外表的原子的動能大于外表結合能(關于金屬是1-6eV),這些原子就會從靶材外表脫離然后進入真空。

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