磁控溅射设备构造及其沉积薄膜原理

磁控溅射设备构造及其沉积薄膜原理磁控溅射设备构造及其沉积薄膜原理 1. 实验目的: 了解磁控溅射设备的构造，熟悉磁控溅射沉积薄膜的基本原理。 2. 实验内容: 2.1 了解磁控溅射设备的构造总体来讲，磁控溅射薄膜沉积系统包括:气路、真空系统、循环水冷却系统、控制系统。其中 (1) 气路系统:与PECVD系统类似，磁控溅射系统应包括一套完整的气路系统。但是，与PECVD系统不同的是，PECVD系统中，气路中为反应气体的通道。而磁控溅射系统气路中一般为Ar、N等气体。这些气体并不参与成膜，而是通2 过发生辉光放电现象将靶材原子轰击下来，使...

磁控溅射设备构造及其沉积薄膜原理 1. 实验目的: 了解磁控溅射设备的构造，熟悉磁控溅射沉积薄膜的基本原理。 2. 实验内容: 2.1 了解磁控溅射设备的构造总体来讲，磁控溅射薄膜沉积系统包括:气路、真空系统、循环水冷却系统、控制系统。其中 (1) 气路系统:与PECVD系统类似，磁控溅射系统应包括一套完整的气路系统。但是，与PECVD系统不同的是，PECVD系统中，气路中为反应气体的通道。而磁控溅射系统气路中一般为Ar、N等气体。这些气体并不参与成膜，而是通2 过发生辉光放电现象将靶材原子轰击下来，使靶材原子获得能量沉积到衬底上成膜。 (2) 真空系统:与PECVD系统类似，磁控溅射沉积薄膜前需要将真空腔室抽至高真空。因此，其真空系统也包括机械泵、分子泵这一高真空系统。 (3) 循环水冷却系统:工作过程中，一些易发热部件(如分子泵)需要使用循环水带走热量进行冷却，以防止部件损坏。 (4) 控制系统:综合控制PECVD系统各部分协调运转完成薄膜沉积，一般集成与控制柜。 2.2 磁控溅射沉积薄膜原理在阳极(除去靶材外的整个真空室)和阴极溅射靶材(需要沉积的材料)之间加上一定的电压，形成足够强度的静电场。然后再在真空室内通入较易离子化的惰性Ar气体，在静电场E的作用下产生气体离子化辉光放电。Ar气电离并产生 ++高能的Ar离子和二次电子e。高能的Ar阳离子由于电场E的作用会加速飞向阴极溅射靶表面，并以高能量轰击靶表面，使靶材表面发生溅射作用。被溅射出的靶原子(或分子)沉积在基片上形成薄膜。由于磁场B的作用，一方面在阴极靶的周围，形成一个高密度的辉光等离 +子区，在该区域电离出大量的Ar离子来轰击靶的表面，溅射出大量的靶材粒子向工件表面沉积;另一方面，二次电子在加速飞离靶表面的同时，受到磁场的洛伦兹力作用，以摆线和螺旋线的复合形式在靶表面作圆周运动。随着碰撞次数的增加，电子的能量逐渐降低，到达基片后的能量很小，故基片的温升较低。当溅射量达到一定程度后，靶表面的材料也就被消耗掉，形成拓宽的溅蚀环凹状区。

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