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你真的懂雙靶磁控濺射儀嗎·◕◕✘·?

釋出時間·✘•:2022-07-25

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  磁控濺射是一種常用的物理氣相沉積(PVD)方法▩◕,具有沉積溫度低◕◕、沉積速度快◕◕、沉積薄膜均勻性好◕◕、成分接近靶材成分等優點✘◕│•。傳統濺射技術的工作原理是·✘•:在高真空條件下▩◕,入射離子(ar+)在電場作用下轟擊靶材▩◕,使靶材表面的中性原子或分子獲得足夠的動能▩◕,與靶材表面分離▩◕,沉積在基板表面形成薄膜✘◕│•。但是▩◕,電子會受到電場和磁場的影響而漂移▩◕,導致濺射效率低✘◕│•。短的電子轟擊路徑也會導致襯底溫度升高✘◕│•。為了提高濺射效率▩◕,在靶材下方安裝了強磁體▩◕,中心和圓周分別有N極和S極✘◕│•。由於洛倫茲力的作用▩◕,電子被束縛在靶材周圍並繼續做圓周運動▩◕,產生更多的ar+轟擊靶材▩◕,大大提高了濺射效率✘◕│•。
  
  雙靶磁控濺射儀是指電子與氬原子在電場E的作用下飛向襯底的過程中發生碰撞▩◕,使它們電離產生ar正離子和新電子;新的電子飛向基板▩◕,Ar離子在電場作用下加速向陰極靶材▩◕,以高能量轟擊靶材表面▩◕,使靶材濺射✘◕│•。在濺射粒子中▩◕,中性靶原子或分子沉積在基板上形成薄膜▩◕,產生的二次電子會受到電場和磁場的影響▩◕,產生e(電場)×B(磁場)指的方向漂移▩◕,稱為E×B漂移▩◕,其軌跡近似擺線✘◕│•。
  
  如果是環形磁場▩◕,電子會以近似擺線的形式在目標表面做圓周運動✘◕│•。它們的運動路徑不僅很長▩◕,而且還束縛在靠近靶材表面的等離子體區域▩◕,大量的AR在該區域被電離轟擊靶材▩◕,從而達到很高的沉積速率✘◕│•。隨著碰撞次數的增加▩◕,二次電子的能量耗盡▩◕,逐漸遠離靶表面▩◕,在電場E的作用下沉積在襯底上✘◕│•。由於電子的能量很低▩◕,能量轉移對基板的影響很小▩◕,導致基板溫升低✘◕│•。
  
  雙靶磁控濺射儀包括·✘•:氣路◕◕、真空系統◕◕、迴圈水冷卻系統和控制系統✘◕│•。其中·✘•:
  
  (1)氣路系統·✘•:與PECVD系統類似▩◕,磁控濺射系統應包括完整的氣路系統✘◕│•。然而▩◕,與PECVD系統不同的是▩◕,PECVD系統中的氣路是反應氣體的通道✘◕│•。磁控濺射系統的氣路一般為AR◕◕、N2等氣體✘◕│•。這些氣體不參與成膜▩◕,而是透過輝光放電轟擊靶原子▩◕,使靶原子獲得能量並沉積在襯底上形成薄膜✘◕│•。
  
  (2)真空系統·✘•:與PECVD系統類似▩◕,在磁控濺射成膜前需要將真空室抽至高真空✘◕│•。因此▩◕,它的真空系統還包括機械泵和分子泵▩◕,它們都是高真空系統✘◕│•。
  
  (3)迴圈水冷卻系統·✘•:在雙靶磁控濺射儀工作過程中▩◕,一些容易發熱的部件(如分子泵)需要使用迴圈水帶走熱量進行冷卻▩◕,以防止部件損壞✘◕│•。
  
  (4)控制系統·✘•:綜合控制PECVD系統各部分協同執行完成薄膜沉積▩◕,一般與控制櫃整合✘◕│•。
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