磁控濺射是物相沉積的一種。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多材料，且具有設備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優(yōu)點。上世紀70年代發(fā)展起來的磁控濺射法更是實現(xiàn)了高速、低溫、低損傷。因為是在低氣壓下進行高速濺射，必須有效地提高氣體的離化率。磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率。磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經歷復雜的散射過程，和靶原子碰撞，把部分動量傳給靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成級聯(lián)過程。在這種級聯(lián)過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運動的足夠動量，離開靶被濺射出來。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多材料，且具有設備簡單、易于控制、附著力強等優(yōu)點。北京金屬磁控濺射原理
磁控濺射的工藝研究：1、磁場：用來捕獲二次電子的磁場必須在整個靶面上保持一致，而且磁場強度應當合適。磁場不均勻就會產生不均勻的膜層。磁場強度如果不適當，那么即使磁場強度一致也會導致膜層沉積速率低下，而且可能在螺栓頭處發(fā)生濺射。這就會使膜層受到污染。如果磁場強度過高，可能在開始的時候沉積速率會非常高，但是由于刻蝕區(qū)的關系，這個速率會迅速下降到一個非常低的水平。同樣，這個刻蝕區(qū)也會造成靶的利用率比較低。2、可變參數(shù)：在濺射過程中，通過改變改變這些參數(shù)可以進行工藝的動態(tài)控制。這些可變參數(shù)包括:功率、速度、氣體的種類和壓強。北京金屬磁控濺射原理磁控陰極按照磁場位形分布不同，大致可分為平衡態(tài)磁控陰極和非平衡態(tài)磁控陰極。
真空磁控濺射技術的特點：磁控濺射是由二極濺射基礎上發(fā)展而來，在靶材表面建立與電場正交磁場，解決了二極濺射沉積速率低，等離子體離化率低等問題，成為鍍膜工業(yè)主要方法之一。磁控濺射與其它鍍膜技術相比具有如下特點：可制備成靶的材料廣，幾乎所有金屬，合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在適當條件下多元靶材共濺射方式，可沉積配比精確恒定的合金；在濺射的放電氣氛中加入氧、氮或其它活性氣體，可沉積形成靶材物質與氣體分子的化合物薄膜；通過精確地控制濺射鍍膜過程，容易獲得均勻的高精度的膜厚；通過離子濺射靶材料物質由固態(tài)直接轉變?yōu)榈入x子態(tài)，濺射靶的安裝不受限制，適合于大容積鍍膜室多靶布置設計；濺射鍍膜速度快，膜層致密，附著性好等特點，很適合于大批量，高效率工業(yè)生產。
磁控濺射的工藝研究：1、系統(tǒng)參數(shù)：工藝會受到很多參數(shù)的影響。其中，一些是可以在工藝運行期間改變和控制的;而另外一些則雖然是固定的，但是一般在工藝運行前可以在一定范圍內進行控制。兩個重要的固定參數(shù)是：靶結構和磁場。2、靶結構：每個單獨的靶都具有其自身的內部結構和顆粒方向。由于內部結構的不同，兩個看起來完全相同的靶材可能會出現(xiàn)迥然不同的濺射速率。在鍍膜操作中，如果采用了新的或不同的靶，應當特別注意這一點。如果所有的靶材塊在加工期間具有相似的結構，調節(jié)電源，根據(jù)需要提高或降低功率可以對它進行補償。在一套靶中，由于顆粒結構不同，也會產生不同的濺射速率。這也需要在鍍膜期間加以注意。不過，這種情況只有通過更換靶材才能得到解決，這時候為了得到優(yōu)良的膜層，必須重新調整功率或傳動速度。因為速度對于產品是至關重要的，所以標準而且適當?shù)恼{整方法是提高功率。非平衡磁控濺射的磁場有邊緣強，也有中部強，導致濺射靶表面磁場的“非平衡”。
磁控濺射的工藝研究：濺射變量：電壓和功率：在氣體可以電離的壓強范圍內如果改變施加的電壓，電路中等離子體的阻抗會隨之改變，引起氣體中的電流發(fā)生變化。改變氣體中的電流可以產生更多或更少的離子，這些離子碰撞靶體就可以控制濺射速率。一般來說，提高電壓可以提高離化率。這樣電流會增加，所以會引起阻抗的下降。提高電壓時，阻抗的降低會大幅度地提高電流，即大幅度提高了功率。如果氣體壓強不變，濺射源下的基片的移動速度也是恒定的，那么沉積到基片上的材料的量則決定于施加在電路上的功率。在VONARDENNE鍍膜產品中所采用的范圍內，功率的提高與濺射速率的提高是一種線性的關系。磁控濺射涂層有很好的牢固性，濺射薄膜與基板，機械強度得到了改善，更好的附著力。湖北脈沖磁控濺射設備
能夠控制鍍層的厚度，同時可通過改變參數(shù)條件控制組成薄膜的顆粒大小。北京金屬磁控濺射原理
磁控濺射靶材的原理：在被濺射的靶極與陽極之間加一個正交磁場和電場，在高真空室中充入所需要的惰性氣體，永久磁鐵在靶材料表面形成250～350高斯的磁場，同高壓電場組成正交電磁場。在電場的作用下，Ar氣電離成正離子和電子，靶上加有一定的負高壓，從靶極發(fā)出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大，在陰極附近形成高密度的等離子體，Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面，以很高的速度轟擊靶面，使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜。磁控濺射一般分為二種：直流濺射和射頻濺射，其中直流濺射設備原理簡單，在濺射金屬時，其速率也快。而射頻濺射的使用范圍更為普遍，除可濺射導電材料外，也可濺射非導電的材料，同時還可進行反應濺射制備氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。若射頻的頻率提高后就成為微波等離子體濺射，如今，常用的有電子回旋共振型微波等離子體濺射。北京金屬磁控濺射原理
