磁控溅射是一种先进的物理镀膜技术,它利用磁场来控制电子的运动轨迹,从而提高电子的电离概率和利用电子能量。这种技术使得靶材的溅射更有效地利用正离子对靶材的轰击,同时由于受到正交电磁场束缚的电子只能在能量耗尽时才能落到基片上,因此磁控溅射具有“高速”“低温”两大特点。与直流二极溅射相比,磁控溅射只增加了正交电磁场对电子的束缚效应。而正交电磁场的建立、靶面磁场B值的大小及其分布,特别是平行于靶表面的磁场分量B,是磁控溅射中一个非常重要的参数。在实际应用中,这些参数需要根据具体的设备和工艺需求进行精确控制和调整,以保证镀膜的质量和效果。

    由于束缚效应的作用,磁控溅射的放电电压和气压都远低于直流二级溅射。当具有一定能量的离子入射到靶材表面时,入射离子与靶材中的原子和电子相互作用,可以引起靶材表面的粒子发射,包括溅射原子或分子、二次电子发射、正负离子发射、吸附杂质解吸和分解、光子辐射等,并在靶材表面产生一系列的物理化学效应,包括表面加热、表面清洗、表面刻蚀、表面物质的化学反应或分解等。此外,一部分人射离子进入靶材的表面层,成为注入离子,在表面层中产生一系列的现象,包括级联碰撞、晶格损伤及晶态与无定型态的相互转化、亚稳态的形成和退火、由表面物质传输而引起的表面形貌变化、组分及组织结构变化等。

    溅射镀膜技术注重靶材原子被溅射的速率,即通过高速运动的离子轰击靶材表面,使靶材原子被溅射出来并沉积到基片表面形成薄膜。这种技术常用于制备金属、合金、陶瓷和半导体等薄膜材料,具有沉积速率高、附着力强、表面平整度高等优点。

    离子镀技术则着重利用荷能离子轰击基片表层和薄膜生长面中的混合作用,以提高薄膜附着力和膜层质量。离子镀技术可用于制备各种薄膜材料,如金属、合金、陶瓷、半导体和化合物等,具有附着力强、表面平整度高、膜层质量好等优点。

    离子注人技术则利用注入元素的掺杂、强化作用,以及辐照损伤引起的材料表面的组织结构与性能的变化。这种技术常用于材料改性、表面强化、器件制造等领域,具有掺杂浓度高、分布均匀、注入元素种类多等优点。

    根据这些技术的作用不同侧重点可将其应用于不同的应用领域,如镀膜、清洗、刻蚀和辅助沉积等。溅射镀膜可以用于制备各种功能薄膜,如光学薄膜、硬质薄膜、导电薄膜等;离子镀可以用于制备各种高附着力、高耐腐蚀性的涂层和装饰性涂层等;离子注入可用于材料改性、表面强化和器件制造等领域。

——本文由磁控溅射镀膜设备厂家振华真空发布