磁控濺射真空鍍膜工作原理

　　磁控濺射靶采用靜止電磁場，磁場為曲線形，均勻電場和對數(shù)電場則分別用于平面靶和同軸圓柱靶，而s-槍靶介于二者之間。它們的工作原理是相同的，以圖10-11說明如下：

電子在電場作用下，加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞。若電子具有足夠的能量(約為30eV)時，則電離出Ar+并產(chǎn)生電子。電子飛向基片，Ar+在電場作用下加速飛向陰極（濺射靶）并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子（或分子）沉積在基片上形成薄膜；二次電子e1在加速飛向基片時受磁場B的洛侖茲力作用，以擺線和螺旋線狀的復(fù)合形式在靶表面作圓周運動。該電子e1的運動路徑不僅很長，而且被電磁場束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)。在該區(qū)中電離出大量的離子Ar+用來轟擊靶材，因此磁控濺射具有沉積速率高的特點。隨著碰撞次數(shù)的增加，電子e1的能量逐漸降低，同時e1逐步遠(yuǎn)離靶面。低能電子e1將如圖10-11中e3那樣沿著磁力線來回振蕩，待電子能量將耗盡時，在電場E的作用下z*終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳給基片的能量很小，使基片溫升較低。在磁極軸線處電場與磁場平行，電子e2將直接飛向基片。但是，在磁控濺射裝置中，磁極軸線處離子密度很低，所以e2類電子很少，對基片溫升作用不大。

綜上所述，磁控濺射的基本原理就是以磁場改變電子運動方向，束縛和延長電子的運動路徑，提高電子的電離概率和有效地利用了電子的能量。因此，在形成高密度等離子體的異常輝光放電中，正離子對靶材轟擊所引起的靶材濺射更加有效，同時受正交電磁場的束縛的電子只能在其能量將要耗盡時才能沉積在基片上。這就是磁控濺射具有“低溫”、“高速”兩大特點的機理。