磁控濺射原理:電子在電場(chǎng)的作用下加速飛向基片的過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出大量的氬離子和電子,電子飛向基片。
氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材,濺射出大量的靶材原子,呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過(guò)程中受到磁場(chǎng)洛侖磁力的影響,被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi),該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高,二次電子在磁場(chǎng)的作用下圍繞靶面作圓周運(yùn)動(dòng),該電子的運(yùn)動(dòng)路徑很長(zhǎng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材,經(jīng)過(guò)多次碰撞后電子的能量逐漸降低,擺脫磁力線的束縛,遠(yuǎn)離靶材,沉積在基片上。磁控濺射就是以磁場(chǎng)束縛和延長(zhǎng)電子的運(yùn)動(dòng)路徑,改變電子的運(yùn)動(dòng)方向,提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。電子的歸宿不僅僅是基片,真空室內(nèi)壁及靶源陽(yáng)極也是電子歸宿。但一般基片與真空室及陽(yáng)極在同一電勢(shì)。
磁場(chǎng)與電場(chǎng)的交互作用( E X B drift)使單個(gè)電子軌跡呈三維螺旋狀,而不是僅僅在靶面圓周運(yùn)動(dòng)。至于靶面圓周型的濺射輪廓,那是靶源磁場(chǎng)磁力線呈圓周形狀形狀。磁力線分布方向不同會(huì)對(duì)成膜有很大關(guān)系。在E X B shift機(jī)理下工作的不光磁控濺射,多弧鍍靶源,離子源,等離子源等都在次原理下工作。所不同的是電場(chǎng)方向,電壓電流大小而已。
磁控濺射的基本原理是利用 Ar一02混合氣體中的等離子體在電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)的作用下,被加速的高能粒子轟擊靶材表面,能量交換后,靶材表面的原子脫離原晶格而逸出,轉(zhuǎn)移到基體表面而成膜。