湖北金属磁控溅射实验室

非平衡磁控溅射系统有两种结构，一种是其芯部磁场强度比外环高，磁力线没有闭合，被引向真空室壁，基体表面的等离子体密度低，因此该方式很少被采用。另一种是外环磁场强度高于芯部磁场强度，磁力线没有完全形成闭合回路，部分外环的磁力线延伸到基体表面，使得部分二次电子能够沿着磁力线逃逸出靶材表面区域，同时再与中性粒子发生碰撞电离，等离子体不再被完全限制在靶材表面区域，而是能够到达基体表面，进一步增加镀膜区域的离子浓度，使衬底离子束流密度提高，通常可达5mA/cm2以上。这样溅射源同时又是轰击基体表面的离子源，基体离子束流密度与靶材电流密度成正比，靶材电流密度提高，沉积速率提高，同时基体离子束流密度提高，对沉积膜层表面起到一定的轰击作用。双室磁控溅射沉积系统是带有进样室的高真空多功能磁控溅射镀膜设备。湖北金属磁控溅射实验室

为了解决阴极溅射的缺陷，人们在20世纪70年代的时候开发出了直流磁控溅射技术，它有效地克服了阴极溅射速率低和电子使基片温度升高的弱点，因而获得了迅速发展和普遍应用。其原理是：在磁控溅射中，由于运动电子在磁场中受到洛仑兹力，它们的运动轨迹会发生弯曲甚至产生螺旋运动，其运动路径变长，因而增加了与工作气体分子碰撞的次数，使等离子体密度增大，从而磁控溅射速率得到很大的提高，而且可以在较低的溅射电压和气压下工作，降低薄膜污染的倾向；另一方面也提高了入射到衬底表面的原子的能量，因而可以在很大程度上改善薄膜的质量。同时，经过多次碰撞而丧失能量的电子到达阳极时，已变成低能电子，从而不会使基片过热。因此磁控溅射法具有“高速”、“低温”的优点。该方法的缺点是不能制备绝缘体膜，而且磁控电极中采用的不均匀磁场会使靶材产生明显的不均匀刻蚀，导致靶材利用率低，一般只为20%-30%。四川双靶磁控溅射分类反应磁控溅射沉积过程中基板升温较小，而且制膜过程中通常也不要求对基板进行高温加热。

磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子较终沿磁力线漂移到阴极附近的阳极而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起的损伤，体现出磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。

相较于蒸发镀膜，真空磁控溅射镀膜的膜更均匀，那么真空蒸发镀膜所镀出来的膜厚度在中心位置一般会薄一点。因此，由于我们无法控制真空蒸发镀膜的膜层的厚度，而真空磁控溅射镀膜的过程中可通过控制时间长短来控制镀层厚度，所以蒸镀真空镀膜不适应企业大规模的生产。反之，溅射镀膜在这方面就比较有优势了。那么相对于蒸发镀膜来说，真空磁控溅射镀膜除了膜厚均匀与可控灵活的优势之外，还有这些特点：磁控溅射镀的膜层的纯度高，因此致密性好；膜层物料灵活，薄膜可以由大多数材料构成，包括常见的合金、化合物之类的；溅射镀膜的沉积速率较低，整体设备相对复杂一些；真空溅射薄膜与作用基底之间的粘合、附着力很好。磁控溅射是物理中气相沉积的一种。

真空磁控溅射镀膜工艺具备以下特点：复合靶。可制作复合靶镀合金膜，目前，采用复合磁控靶溅射工艺已成功镀上了Ta-Ti合金、（Tb-Dy）-Fe以及Gb-Co合金膜。复合靶的结构有四种，分别是圆块镶嵌靶、方块镶嵌靶、小方块镶嵌靶以及扇形镶嵌靶，其中以扇形镶嵌靶结构的使用效果为佳。磁控溅射是众多获得高质量的薄膜技术当中使用较普遍的一种镀膜工艺，采用新型阴极使其拥有很高的靶材利用率和高沉积速率，该工艺不只用于单层膜的沉积，还可镀制多层的薄膜，此外，还用于卷绕工艺中用于包装膜、光学膜、贴膜等膜层镀制。磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向。云南多功能磁控溅射仪器

磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来。湖北金属磁控溅射实验室

磁控溅射原理：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛伦兹力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长。磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极（柱状靶或平面靶）和阳极（镀膜室壁）之间施加几百K直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。湖北金属磁控溅射实验室