磁控濺射出現磁場不均勻的影響有什么

2021-10-21

  磁控濺射薄膜厚度的均勻性是衡量薄膜形成性能的重要指標。因此,需要研究影響均勻性的因素,以便通過濺射獲得更均勻的鍍層。簡單地說,濺射是在正交電磁場中,閉合磁場束縛電子在靶面上作螺旋運動。在運動過程中,工作氣體不斷受到沖擊,大量氬離子被電離。在電場的作用下,氬離子加速靶材料的轟擊,靶原子(或分子)被濺出并沉積在襯底上形成薄膜。

  因此,為了獲得均勻的涂層,需要對靶原子(或分子)進行濺射,這就要求轟擊靶的氬離子是均勻均勻的。由于氬離子在電場作用下加速了對靶的轟擊,因此均勻轟擊在某些程度取決于電場的均勻性。氬離子來自于工作氣體氬,工作氣體氬受到閉合磁場束縛的電子不斷沖擊,這就要求磁場和工作氣體氬的均勻性。然而,在實際的磁控濺射裝置中,這些因素并不均勻,因此需要研究它們的不均勻性對成膜均勻性的影響。

  磁場不均勻性的影響

  由于實際濺射裝置中的電場和磁場并非處處均勻或正交,它們都是空間函數。三維運動方程的表達式是不可解的,至少沒有初等函數的解。因此,磁場的不均勻性對離子的影響,即對成膜不均勻性的影響很難計算。較好的方法是配合實驗分析。

  氣體非均質性的影響

  一般情況下,造成煤氣不均勻的原因有兩種,一種是供氣不均,另一種是抽氣不均。

  目標基距和氣壓的影響

  靶基間距也是影響磁控濺射薄膜厚度均勻性的重要工藝參數。在某些范圍內,薄膜厚度均勻性隨靶材間距的增加而增加,濺射壓力也是影響薄膜厚度均勻性的重要因素。但是,均勻性在較小范圍內,因為增加靶基距所產生的均勻性是由于增加靶上某一點對應的襯底面積而引起的,而工作壓力的增加則是由于粒子散射的增加。顯然,這些因素只能在小范圍內起作用。


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