磁控濺射系統(tǒng)的工作原理是指電子在電場(chǎng)E的作用下,在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞,使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子;新電子飛向基片,Ar離子在電場(chǎng)作用下加速飛向陰極靶,并以高能量轟擊靶表面,使靶材發(fā)生濺射。
磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經(jīng)歷復(fù)雜的散射過程,和靶原子碰撞,把部分動(dòng)量傳給靶原子,此靶原子又和其他靶原子碰撞,形成級(jí)聯(lián)過程。
在濺射粒子中,中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜,而產(chǎn)生的二次電子會(huì)受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用,產(chǎn)生E(電場(chǎng))×B(磁場(chǎng))所指的方向漂移,簡(jiǎn)稱E×B漂移,其運(yùn)動(dòng)軌跡近似于一條擺線。
磁控濺射包括很多種類。各有不同工作原理和應(yīng)用對(duì)象。但有一共同點(diǎn):利用磁場(chǎng)與電場(chǎng)交互作用,使電子在靶表面附近成螺旋狀運(yùn)行,從而增大電子撞擊氬氣產(chǎn)生離子的概率。所產(chǎn)生的離子在電場(chǎng)作用下撞向靶面從而濺射出靶材。
用磁控靶源濺射金屬和合金很容易,點(diǎn)火和濺射很方便。這是因?yàn)榘校帢O),等離子體,和被濺零件/真空腔體可形成回路。但若濺射絕緣體如陶瓷則回路斷了。于是人們采用高頻電源,回路中加入很強(qiáng)的電容。這樣在絕緣回路中靶材成了一個(gè)電容。但高頻磁控濺射電源昂貴,濺射速率很小,同時(shí)接地技術(shù)很復(fù)雜,因而難大規(guī)模采用。為解決此問題,發(fā)明了磁控反應(yīng)濺射。
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