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磁控濺射,東北磁控濺射廠家,電弧熔煉
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磁控濺射鍍膜設備原理及發展起源

2022-04-13 14:25:13

磁控濺射鍍膜設備的工作原理要從一開始的“濺射現象”說起。人們由起初發覺“濺射現象”發展至“濺射鍍膜”此間歷經了相當長的發展時間,濺射現象早在19世紀50年代的法拉第氣體放電實驗就已經發現了。不過當時還只將此現象作為一種避免范疇的研究,認為這種現象是有害的。直到20世紀,才有人證明了沉積金屬是陰極被正離子轟擊才濺射出來的物質。20世紀60年代時濺射制取的鉭膜出現。到了1965年出現同軸圓柱磁控濺射裝置和三級濺射裝置,20世紀70年代,平面磁控濺射鍍膜設備被研發出來,實現了高速低溫濺射鍍膜,使濺射鍍膜一日千里,進展飛快。

磁控濺射鍍膜設備的磁控濺射靶是采用靜止電磁場,而磁場是曲線型的,對數電場用于同軸圓柱形靶;均勻電場用于平面靶;S-槍靶則位于兩者間。各部分的原理是一樣的。

電子受電場影響而加速飛向基材,在此過程中跟氬原子觸發碰撞。如果電子本身足夠30eV的能量的話,則電離出Ar同時產生電子。電子依舊飛向基材,而Ar受電場影響會移動到陰極(也就是濺射靶),同時用一種高能量轟擊靶的表面,也就是讓靶材發生濺射。

在這些濺射粒子中,中性的靶分子或原子會沉積在基片上而成膜;而二次電子在加速飛向基材時,在磁場的洛侖茲力影響之下,呈現螺旋線狀與擺線的復合形式在靶表面作一系列圓周運動。該電子不但運動路徑長,還是被電磁場理論束縛在靠近靶表面的等離子體區域范圍內。于此區內電離出大量的Ar對靶材進行轟擊,所以說磁控濺射鍍膜設備的沉積速率高。

電子能量會逐漸變弱,電子也慢慢遠離靶面。低能電子會沿著磁力線來回振蕩,直至電子能量快耗盡的時候,受電場影響而終會沉積于基材上。

因為該電子的能量較弱,所以傳給基材的能量較低,基材的溫升作用不大。位于磁極軸線處的電場跟磁場相互間平行,二類電子將直接飛向基片。但是,在磁控濺射鍍膜設備中,磁極軸線處離子電流密度低,所以對于二類包括電子數據很少,讓基片溫升效果較差。


JGP-450型單室磁控濺射


磁控濺射鍍膜設備的基本原理是通過磁場使電子運動的方向改變,通過對電子的運動路徑的延長及區域范圍束縛,來增加電子的電離概率,好地使電子的能量利用更有效。這便是磁控濺射技術的“高速”和“低溫”的特性機理。設備始于1974年時J. chapin的研發成果,當時磁控濺射鍍膜設備一經研發,其相較于別的鍍膜工藝顯得優越性較為突出,設備適用范圍極廣,可在任何基材上鍍上任何物料的膜層。

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