直流濺射的結(jié)構(gòu)原理：真空室中裝有輝光放電的陰極，靶材就裝在此極表面上，接受離子轟擊；安裝鍍膜基片或工件的樣品臺以及真空室接地，作為陽極。操作時將真空室抽至高真空后，通入氬氣，并使其真空度維持在1.0Pa左右，再加上2-3kV的直流電壓于兩電極之上，即可產(chǎn)生輝光放電。此時，在靶材附近形成高密度的等離子體區(qū)，即負輝區(qū)該區(qū)中的離子在直流電壓的加速下轟擊靶材即發(fā)生濺射效應。由靶材表面濺射出來的原子沉積在基片或工件上，形成鍍層。濺射是指荷能顆粒轟擊固體表面，使固體原子或分子從表面射出的現(xiàn)象。云南脈沖磁控濺射方案
交流磁控濺射和直流濺射的區(qū)別：交流磁控濺射和直流濺射相比交流磁控濺射采用交流電源代替直流電源,解決了靶面的異常放電現(xiàn)象。交流濺射時，靶對真空室壁不是恒定的負電壓，而是周期一定的交流脈沖電壓。設脈沖電壓的周期為T,在負脈沖T—△T時間間隔內(nèi),靶面處于放電狀態(tài)，這一階段和直流磁控濺射相似；靶面上的絕緣層不斷積累正電荷，絕緣層上的場強逐步增大；當場強增大至一定限度后靶電位驟降為零甚至反向，即靶電位處于正脈沖△T階段。在△T時間內(nèi)，放電等離子體中的負電荷─電子向靶面遷移并中和了絕緣層表面所帶的正電荷，使絕緣層內(nèi)場強恢復為零，從而消除了靶面異常放電的可能性。遼寧反應磁控濺射用處在直流二極濺射裝置中增加一個熱陰極和陽極，就構(gòu)成直流三極濺射。
磁控濺射技術(shù)原理：電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(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，呈中性的靶原子沉積在基片上成膜。二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場洛倫茲力的影響，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，二次電子在磁場的作用下圍繞靶面作圓周運動，該電子的運動路徑很長。在運動過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)過多次碰撞后電子的能量逐漸降低，擺脫磁力線的束縛，遠離靶材，較終沉積在基片上。磁控濺射就是以磁場束縛和延長電子的運動路徑，改變電子的運動方向，提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。電子的歸宿不只只是基片，真空室內(nèi)壁及靶源陽極也是電子歸宿。但一般基片與真空室及陽極在同一電勢。
真空鍍膜機磁控濺射方式：直流濺射方法用于被濺射材料為導電材料的濺射和反應濺射鍍膜中，其工藝設備簡單，有較高的濺射速率。中頻交流磁控濺射在單個陰極靶系統(tǒng)中，與脈沖磁控濺射有同樣的釋放電荷、防止打弧作用。中頻交流濺射技術(shù)還應用于孿生靶濺射系統(tǒng)中，中頻交流孿生靶濺射是將中頻交流電源的兩個輸出端，分別接到閉合磁場非平衡濺射雙靶的各自陰極上，因而在雙靶上分別獲得相位相反的交流電壓，一對磁控濺射靶則交替成為陰極和陽極。孿生靶濺射技術(shù)大幅度提高磁控濺射運行的穩(wěn)定性，可避免被毒化的靶面產(chǎn)生電荷積累，引起靶面電弧打火以及陽極消失的問題，濺射速率高，為化合物薄膜的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)奠定基礎。高能電子不斷與氣體分子發(fā)生碰撞并向后者轉(zhuǎn)移能量，使之電離而本身變成低能電子。
反應磁控濺射：以金屬、合金、低價金屬化合物或半導體材料作為靶陰極，在濺射過程中或在基片表面沉積成膜過程中與氣體粒子反應生成化合物薄膜，這就是反應磁控濺射。反應磁控濺射普遍應用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn)，這是因為：(1)反應磁控濺射所用的靶材料和反應氣體純度很高，因而有利于制備高純度的化合物薄膜。(2)通過調(diào)節(jié)反應磁控濺射中的工藝參數(shù),可以制備化學配比或非化學配比的化合物薄膜，通過調(diào)節(jié)薄膜的組成來調(diào)控薄膜特性。(3)反應磁控濺射沉積過程中基板升溫較小，而且制膜過程中通常也不要求對基板進行高溫加熱，因此對基板材料的限制較少。射頻磁控濺射，又稱射頻磁控濺射，是一種制備薄膜的工藝，特別是在使用非導電材料時。山西平衡磁控濺射技術(shù)
在氣體可以電離的壓強范圍內(nèi)如果改變施加的電壓，電路中等離子體的阻抗會隨之改變。云南脈沖磁控濺射方案
磁控濺射的工藝研究：1、氣體環(huán)境：真空系統(tǒng)和工藝氣體系統(tǒng)共同控制著氣體環(huán)境。首先，真空泵將室體抽到一個高真空。然后，由工藝氣體系統(tǒng)充入工藝氣體，將氣體壓強降低到大約2X10-3torr。為了確保得到適當質(zhì)量的同一膜層，工藝氣體必須使用純度為99.995%的高純氣體。在反應濺射中，在反應氣體中混合少量的惰性氣體可以提高濺射速率。2、氣體壓強：將氣體壓強降低到某一點可以提高離子的平均自由程、進而使更多的離子具有足夠的能量去撞擊陰極以便將粒子轟擊出來，也就是提高濺射速率。超過該點之后，由于參與碰撞的分子過少則會導致離化量減少，使得濺射速率發(fā)生下降。如果氣壓過低，等離子體就會熄滅同時濺射停止。提高氣體壓強可提高離化率，但是也就降低了濺射原子的平均自由程，這也可以降低濺射速率。能夠得到較大沉積速率的氣體壓強范圍非常狹窄。如果進行的是反應濺射，由于它會不斷消耗，所以為了維持均勻的沉積速率，必須按照適當?shù)乃俣妊a充新的反應鍍渡。云南脈沖磁控濺射方案
