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磁控溅射仪为一种用于物理学领域的分析仪器,于2015年05月25日启用。在电场E的作用下,电子在往基片飞去的过程中和氩原子有所碰撞,从而使得Ar正离子和新的电子电离产生。新电子往基片飞去,在电场作用下,Ar离子往阴极靶加速飞去,并且通过高能量对靶表面进行量轰击,使得靶材发生溅射。

磁控溅射仪
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磁控溅射仪原理
非平衡磁控溅射原理

磁控溅射仪为一种用于物理学领域的分析仪器,于2015年05月25日启用。

磁控溅射为物理气相沉积的一种。金属、半导体、绝缘体等多材料的制备通常会采用一般的溅射法,其的特点为有着较为简单的设备,控制起来不困难,有着较大的镀膜面积以及有着较强的附着力等。在上世纪 70 年代发展起来的磁控溅射法更是使高速、低温、低损伤得以实现。由于高速溅射是在低气压下进行,必须要使气体的离化率得到有效地提高。磁控溅射利用将磁场往靶阴极表面引入,通过磁场约束带电粒子来使得等离子体密度提高进而使得溅射率增加。

非平衡磁控溅射原理

在1985年,非平衡磁控溅射的概念由Window等人shou先引入,并且将非平衡磁控溅射平面靶的原理性设计给了出来。对于一个磁控溅射靶,其外环磁场强度相等或接近于中部磁极的磁场强度,叫做“平衡磁控溅射靶”,若相对于另一极性相反的部分,某一磁极的磁场增强或减弱,就使得“非平衡磁控溅射靶”形成了。

非平衡磁控溅射法利用附加磁场往溅射靶前200毫米到300毫米的范围内引入阴极靶面的等离子,使基片在等离子体中沉浸。如此一方面溅射出来的粒子在基片表面沉积使得薄膜形成。另外一方面等离子体对基片进行轰击,起到离子辅助的作用,使膜层质量得到了相当大的改善。非平衡磁控溅射不仅具有的溅射速率比较高,可以将更多的离子往镀膜区输出,离子浓度与溅射靶的放电电流成正比。该技术在各种硬质薄膜的制备方面得到了十分广泛的应用。

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磁控溅射仪种类
磁控溅射仪换样品过程

磁控溅射仪为一种用于物理学领域的分析仪器,于2015年05月25日启用。

磁控溅射为物理气相沉积的一种。金属、半导体、绝缘体等多材料的制备通常会采用一般的溅射法,其的特点为有着较为简单的设备,控制起来不困难,有着较大的镀膜面积以及有着较强的附着力等。在上世纪 70 年代发展起来的磁控溅射法更是使高速、低温、低损伤得以实现。由于高速溅射是在低气压下进行,必须要使气体的离化率得到有效地提高。磁控溅射利用将磁场往靶阴极表面引入,通过磁场约束带电粒子来使得等离子体密度提高进而使得溅射率增加。

磁控溅射仪换样品过程:

1、shou先将真空显示打开,对溅射室处于真空状态与否进行检查,如果处在真空状态,那么shou先要放气,室内的大气压平衡外界的大气压,将溅射室内的照明灯打开,查看机械手是否在靶档板下面放着,定位锁是否已经抽出时才可以对升起屏蔽罩与否做决定。

2、将步进电机升开关按动,缓缓升起屏蔽罩,直到适合的为止为止,当屏蔽罩升到zui高位置时,步进电机升开关起到的作用为零。

3、在对样品(靶材)进行更换时:将螺丝松动,将靶材用清洗干净的镊子小心取出靶材,往干净的容器内放入靶材,使污染得以避免。溅射室使用纱布沾高纯酒精清洗干净。在对靶材进行放置时,必须要使靶材接触靶面。将靶材放于中xin,在转盘上架卡样品。

4、对步进电机降开关进行按动,缓缓下降屏蔽罩,当下降到与溅射室相接近时,必须在屏蔽罩壁上贴定位仪,能够使用左手对步进电机降开关进行按动,右手对屏蔽罩进行推动,使其安全下降,值得注意的是千万不要损坏溅射室上真空圈,如果损坏真空,整个溅射室就不可以抽真空,仪器的工作就不会正常。

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磁控溅射仪发展
磁控溅射仪发展

磁控溅射仪为一种用于物理学领域的分析仪器,于2015年05月25日启用。

磁控溅射为物理气相沉积的一种。金属、半导体、绝缘体等多材料的制备通常会采用一般的溅射法,其的特点为有着较为简单的设备,控制起来不困难,有着较大的镀膜面积以及有着较强的附着力等。在上世纪 70 年代发展起来的磁控溅射法更是使高速、低温、低损伤得以实现。由于高速溅射是在低气压下进行,必须要使气体的离化率得到有效地提高。磁控溅射利用将磁场往靶阴极表面引入,通过磁场约束带电粒子来使得等离子体密度提高进而使得溅射率增加。

磁控溅射仪发展

采用磁控靶源能够较为容易地对金属和合金进行溅射,能够相当方便地进行点火和溅射。此是由于靶(阴极),等离子体和被溅零件/真空腔体能够使得回路形成。然而如果对绝缘体进行溅射,那么就会断掉回路,于是高频电源为人们所采用。将很强的电容加入到回路中,如此靶材在绝缘回路中变成了一个电容。然而高频磁控溅射有着较为昂贵的电源,有着非常小的溅射速率,与此同时有着非常复杂的接地技术,所以大规模采用非常的困难。为了对该问题加以解决,磁控反应溅射被发明出来。其即是使用金属靶,将氩气和如氮气或氧气等反应气体加入。当金属靶材往零件上撞时,因为能量转化,和反应气体化合,使得氮化物或氧化物生成。

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磁控溅射仪应用
反应磁控溅射广泛使用的缘由

磁控溅射仪为一种用于物理学领域的分析仪器,于2015年05月25日启用。

磁控溅射为物理气相沉积的一种。金属、半导体、绝缘体等多材料的制备通常会采用一般的溅射法,其的特点为有着较为简单的设备,控制起来不困难,有着较大的镀膜面积以及有着较强的附着力等。在上世纪 70 年代发展起来的磁控溅射法更是使高速、低温、低损伤得以实现。由于高速溅射是在低气压下进行,必须要使气体的离化率得到有效地提高。磁控溅射利用将磁场往靶阴极表面引入,通过磁场约束带电粒子来使得等离子体密度提高进而使得溅射率增加。

反应磁控溅射

靶阴极材料可以采用金属、合金、低价金属化合物或半导体,在基片表面沉积成膜过程中或者在溅射过程中和气体粒子发生反应使得化合物薄膜生成,此即为反应磁控溅射。在化合物薄膜的大批量生产中广泛应用反应磁控溅射广,有如下四点原因:

1、反应磁控溅射沉积过程中,基板升高较小的温度,并且在制膜过程中对基板进行高温加热一般也不会被要求,所以很少会限制基板材料的。

2、反应磁控溅射对于大面积均匀薄膜的制备相当适用,并且可以使单机年产上百万平方米镀膜的工业化生产得以实现。

3、反应磁控溅射所用的反应气体 ( 氧、氮、碳氢化合物等 ) 以及靶材料 ( 单元素靶或多元素靶 )均具有相当高的纯度,所以对于高纯度的化合物薄膜的制备相当的有帮助。

4、通过对反应磁控溅射中的工艺参数的调节,能够对化学配比或非化学配比的化合物薄膜进行制备,薄膜特性也可以通过对薄膜的组成的调节来进行调控。

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磁控溅射仪介绍
交流磁控溅射介绍

磁控溅射仪为一种用于物理学领域的分析仪器,于2015年05月25日启用。

磁控溅射为物理气相沉积的一种。金属、半导体、绝缘体等多材料的制备通常会采用一般的溅射法,其的特点为有着较为简单的设备,控制起来不困难,有着较大的镀膜面积以及有着较强的附着力等。在上世纪 70 年代发展起来的磁控溅射法更是使高速、低温、低损伤得以实现。由于高速溅射是在低气压下进行,必须要使气体的离化率得到有效地提高。磁控溅射利用将磁场往靶阴极表面引入,通过磁场约束带电粒子来使得等离子体密度提高进而使得溅射率增加。

交流磁控溅射介绍

相比于直流溅射,交流电源被交流磁控溅射采用来对直流电源进行替代,使靶面的异常放电现象得以解决。靶对真空室壁不是恒定的负电压,而是周期一定的交流脉冲电压。

交流磁控溅射在以一定的面平均功率为前提,负脉冲期间能够将更大的脉冲功率施加给靶。所以,在不对靶的冷却条件进行改变的情况下,交流溅射还能够使基片附近的等离子体密度增强。交流溅射 ( 脉冲溅射 ) 的电压波形既能够为对称的,同样也能够为不对称的。输出波形为对称方波或正弦波的溅射方式一般被叫做交流溅射 ( 常在对靶溅射时应用 ) ,而输出电压波形为不对称的矩形波的交流溅射方式被叫做脉冲溅射 ( 常在单靶溅射时应用 ) 。当在对靶溅射时使用交流溅射技术,阴极和阳极由一个周期中的每块靶轮流充当,使得良好的“自清洁”效应形成。在沉积多元合金或化合物薄膜时,还能够利用对交变脉冲电压的占空比的调节来对薄膜的组分进行改变。

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磁控溅射仪解决方法
直流反应溅射问题和解决方法

磁控溅射仪为一种用于物理学领域的分析仪器,于2015年05月25日启用。

磁控溅射为物理气相沉积的一种。金属、半导体、绝缘体等多材料的制备通常会采用一般的溅射法,其的特点为有着较为简单的设备,控制起来不困难,有着较大的镀膜面积以及有着较强的附着力等。在上世纪 70 年代发展起来的磁控溅射法更是使高速、低温、低损伤得以实现。由于高速溅射是在低气压下进行,必须要使气体的离化率得到有效地提高。磁控溅射利用将磁场往靶阴极表面引入,通过磁场约束带电粒子来使得等离子体密度提高进而使得溅射率增加。

直流反应溅射问题和解决方法

靶表面非侵蚀区在直流反应溅射的反应气体的作用下会使绝缘介质层形成,导致电荷积累放电,使得沉积速率降低和不稳定情况发生,从而会对薄膜的均匀性及重复性产生影响,甚至会对靶和基片有所损坏。为了使这一问题得以解决,这些年以来,一系列稳定等离子体被发展来对沉积速率进行控制,使薄膜均匀性和重复性的辅助技术得以提高。如下为解决方法:

1、使输入功率降低,并且使用可以在放电时自动切断输出功率的智能电源来对电弧加以yi制。

2、分室进行反应过程与沉积过程,不仅可以对薄膜沉积速率进行有效地提高,又可以使反应气体与薄膜表面充分反应使化合物薄膜生成。

3、反应磁控溅射过程中,由于绝缘介质膜覆盖阳极从而导致的等离子体不稳定现象采用双靶中频电源来进行解决,与此同时,电荷积累放电的问题也被解决了。

4、电荷积累放电的问题通过等离子发射谱监测等离子体中的金属粒子含量来进行调节,从而稳定等离子体放电电压,从而稳定沉积速率。

5、 使用圆柱形旋转靶来使绝缘介质膜的覆盖面积减小。

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与磁控溅射仪解决方法相关文章
磁控溅射仪特点
磁控溅射主要功能和特点

磁控溅射仪为一种用于物理学领域的分析仪器,于2015年05月25日启用。

磁控溅射为物理气相沉积的一种。金属、半导体、绝缘体等多材料的制备通常会采用一般的溅射法,其的特点为有着较为简单的设备,控制起来不困难,有着较大的镀膜面积以及有着较强的附着力等。在上世纪 70 年代发展起来的磁控溅射法更是使高速、低温、低损伤得以实现。由于高速溅射是在低气压下进行,必须要使气体的离化率得到有效地提高。磁控溅射利用将磁场往靶阴极表面引入,通过磁场约束带电粒子来使得等离子体密度提高进而使得溅射率增加。

磁控溅射主要功能

在制备单层及多层功能膜、硬质膜、金属膜、半导体膜、介质膜等新型薄膜材料时得到应用。在高等院校、科研院所的薄膜材料科研方面得到非常广泛的应用。

磁控溅射技术指标

1、真空室尺寸:梨型真空室

2、真空系统配置:闸板阀、机械泵、分子泵

3、极限压力:不超过2e-5(在通过烘烤除气以后)

4、恢复真空时间:40分钟能够达到6.6e-4帕(系统短时间暴露大气并充干燥氮气开始抽气)

5、样品尺寸:Ф65毫米,能够放置4片

6、加热基片加热zui高温度:500±1摄氏度

磁控溅射优势特点

磁控溅射法为zui常用制备CoPt 磁性薄膜的方法。阴极加速氩离子并且对阴极靶表面进行轰击,溅射出靶材表面原子在基底表面上沉积使薄膜形成。通过对不同材质的靶进行更换以及对不同的溅射时间进行控制,就能够使不同材质和不同厚度的薄膜获得。磁控溅射法所具有的优点为镀膜层与基材有着较强的结合力,有着致密、均匀的镀膜等

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