高真空磁控溅射镀膜系统介绍

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磁控溅射系统介绍perfect

一、设备介绍
磁控溅射一般包括直流溅射和射频溅射，其优点
是溅射速率高、均匀性好以及良好的台阶覆盖性。目
前已经成为最常用的一种薄膜制备方法源自适用于多种金属及非金属的薄膜沉积。
应用领域： 1 ）所有类型的金属及介质膜的沉积
（晶片、陶瓷片、玻璃板以及磁头）；2）光学薄膜
及磁性薄膜沉积； 3）脉冲直流电源硬质薄膜沉积以及等离子放电反应性溅射等。
课题意义
• 磁控溅射是制备薄膜材料的重要的方法，其优点是靶材的溅射速率高、薄膜的均匀性好以及良好的台阶覆盖性。目前已经成为实验室和工业上普遍采用的薄膜制备方法，适用于多种金属及非金属的薄膜沉积。 • 磁控溅射镀膜是材料科学研究人员及学生应该掌握的基本技能。但受实验条件、实验成本的限制，材料物理专业的学生不可能人人亲自动手操作磁控溅射仪进行薄膜制备实验，因此我们制作了这套《磁控溅射仪的使用》音像教材，向大家简要介绍磁控溅射仪的原理，演示实验操作过程，并说明操作中的注意事项。本教材可供培训、观摩之用，希望有助于大家实验技能的培养和提高。
基片
薄膜物质输运能量输运
块状材料 (靶材)
磁场对溅射的影响
二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑茨力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片或真空室内壁及靶源阳极上。磁控溅射的特殊之处就是以磁场束缚并延长了电子的运动路径，从而大大提高了工作气体的电离率并有效利用了电子的能量。
磁控溅射音像教材

磁控溅射镀膜技术综合介绍

一.磁控溅射电镀上世纪80年代开始, 磁控溅射技术得到迅猛的发展, 其应用领域得到了极大的推广。

现在磁控溅射技术已经在镀膜领域占有举足轻重的地位, 在工业生产和科学领域发挥着极大的作用。

正是近来市场上各方面对高质量薄膜日益增长的需要使磁控溅射不断的发展。

在许多方面, 磁控溅射薄膜的表现都比物理蒸发沉积制成的要好；并且在同样的功能下采用磁控溅射技术制得的可以比采用其他技术制得的要厚。

因此, 磁控溅射技术在许多应用领域涉及制造硬的、抗磨损的、低摩擦的、抗腐蚀的、装潢的以及光电学薄膜等方面具有重要是影响。

磁控溅射技术得以广泛的应用,是由该技术有别于其它镀膜方法的特点所决定的。

其特点可归纳为:可制备成靶材的各种材料均可作为薄膜材料,涉及各种金属、半导体、铁磁材料,以及绝缘的氧化物、陶瓷等物质,特别适合高熔点和低蒸汽压的材料沉积镀膜在适当条件下多元靶材共溅射方式,可沉积所需组分的混合物、化合物薄膜;在溅射的放电气中加入氧、氮或其它活性气体,可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜;控制真空室中的气压、溅射功率,基本上可获得稳定的沉积速率,通过精确地控制溅射镀膜时间,容易获得均匀的高精度的膜厚,且反复性好;溅射粒子几乎不受重力影响,靶材与基片位置可自由安排;基片与膜的附着强度是一般蒸镀膜的10倍以上,且由于溅射粒子带有高能量,在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜,同时高能量使基片只要较低的温度即可得到结晶膜;薄膜形成初期成核密度高,故可生产厚度10nm以下的极薄连续膜。

1.磁控溅射工作原理:磁控溅射属于辉光放电范畴, 运用阴极溅射原理进行镀膜。

膜层粒子来源于辉光放电中, 氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射作用。

氩离子将靶材原子溅射下来后,沉积到元件表面形成所需膜层。

磁控原理就是采用正交电磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹, 使得电子在正交电磁场中变成了摆线运动, 因而大大增长了与气体分子碰撞的几率。

用高能粒子(大多数是由电场加速的气体正离子)撞击固体表面(靶), 使固体原子(分子)从表面射出的现象称为溅射。

高真空磁控溅射镀膜系统介绍

高真空磁控溅射镀膜系统介绍1.设备简介●名称：高真空磁控溅射镀膜系统●型号：JGP560●极限真空：6.60E-05 Pa●最高可控可调温度：500℃（1个样品位）●3个靶位，8个样品位2.真空简介●真空是一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。

在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。

事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压强小于一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。

1真空常用帕斯卡（Pascal）或托尔（Torr）做为压力的单位。

目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。

●我国真空区域划分为：粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。

●高真空的获得油扩散泵的结构●真空镀膜●真空镀膜实质上是在高真空状态下利用物理方法在镀件的表面镀上一层薄膜的技术，它是一种物理现象。

●真空镀膜按其方式不同可分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和现代发展起来的离子镀膜。

3.磁控溅射镀膜原理介绍●磁控溅射法是一种较为常用的物理沉积法。

磁控溅射是在真空室中，利用低压气体放电现象，使处于等离子状态下的离子轰击靶表面，并利用环状磁场控制辉光放电，使溅射出的粒子沉积在基片上。

磁控溅射可以方便地制取高熔点物质的薄膜，在很大面积上可以制取均匀的膜层。

●磁控溅射工艺流程在镀膜过程中，工艺的选择对薄膜的性能具有重要的影响，根据磁控溅射技术原理，结合设备的实际应用，制定工艺流程如图1●膜层的要求磁控溅射膜层的沉积是物理气相沉积。

膜层厚度范围为nm～μm数量级，膜厚＜550nm，对光有干涉作用，属于薄膜范畴，通常称薄膜技术。

太阳能集热管内管外壁镀膜是采用属于物理气相沉积技术的磁控溅射镀获得太阳光谱选择吸收薄膜。

●磁控溅射镀磁控溅射镀特点➢溅射速率高，沉积速率高➢磁控溅射阴极源是一个较为理想的可控源，沉积的膜层厚度与溅射源的功率或放电电流有较好的线性相关性，所以有较好的可控性，能较好地实现批量生产产品的一致性和重复性。

磁控溅射原理详细介绍

图1 溅射率与Ar气压强的关系
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第一部分真空镀膜基础
1.3 €è•þˆ?ŒÊƒ6
(2)沉积薄膜的纯度 (2)沉积薄膜的纯度为了提高沉积薄膜的纯度，必须尽量减少沉积到基片上的杂质的量。这里所说的杂质主要是指真空室的残余气体。因为通常有约百分之几的溅射气体分子注入沉积薄膜中，特别是在基片加偏压时。欲降低残余气体压力，提高薄膜的纯度，可采取提高本底真空度和增加送氢量这两项有效措施。 (3)沉积过程中的污染 (3)沉积过程中的污染众所周知，在通入溅射气体之前，把真空室内的压强降低到高真空区内是很有必要的，因此原有工作气体的分压极低。即便如此，仍可存在许多污染源: (a)真空室壁和真空室中的其他零件可能会有吸附气体，如水蒸气和二氧化碳等。由于辉光放电中电子和离子的轰击作用，这些气体可能重新释出。因此，可能接触辉光的一切表面都必须在沉积过程中适当冷却，以便使其在沉积的最初几分钟内达到热平衡。 (b)在溅射气压下，扩散泵抽气效力很低，扩散泵油的回流现象十分严重。由于阻尼器各板间的距离相当于此压强下平均自由程的若干倍，故仅靠阻尼器将不足以阻止这些气体进入真空室。因此，通常需要在放电区与阻尼器之间进行某种形式的气体调节，例如在系统中利用高真空阀门作为节气阀，即可轻易地解决这一问题。另外，如果将阻尼器与涡轮分子泵结合起来，代替扩散泵，将会消除这种污染。 (C)基片表面的颗粒物质将会使薄膜产生针孔和形成沉积污染，因此，沉积前应对基片进行彻底清洗，尽可能保证基片不受污染或不携带微粒状污染物。
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第二部分溅射及辉光放电
2.2 辉光放电
使真空容器中Ar气的压力保持为，并逐渐提高两个电极之间的电压。在开始时，电极之间几乎没有电流通过，因为这时气体原子大多仍处于中性状态，只有极少量的电离粒子在电场的作用下做定向运动，形成极为微弱的电流，即图2(b) 中曲线的开始阶段所示的那样。随着电压逐渐地升高，电离粒子的运动速度也随之加快，即电流随电压上升而增加。当这部分电离粒子的速度达到饱和时，电流不再随电压升高而增加。此时，电流达到了一个饱和值（对应于图曲线的第一个垂直段）。当电压继续升高时，离子与阴极之间以及电子与气体分子之间的碰撞变得重要起来。在碰撞趋于频繁的同时，外电路转移给电子与离子的能量也在逐渐增加。一方面，离子对于阴极的碰撞将使其产生二次电子的发射，而电子能量也增加到足够高的水平，它们与气体分子的碰撞开始导致后者发生电离，如图2(a)所示。这些过程均产生新的离子和电子，即碰撞过程使得离子和电子的数目迅速增加。这时，随着放电电流的迅速增加，电压的变化却不大。这一放电阶段称为汤汤生放电。生放电在汤生放电阶段的后期，放电开始进入电晕放电阶段。这时，在电场强度较高的电极尖端部位开始出现一些跳跃的电晕光斑。因此，这一阶段称为电晕放电电晕放电。电晕放电

真空磁控溅射镀ZnO膜-讲义-2014-6

真空磁控溅射镀Al 掺杂的ZnO薄膜(AZO) 1852年，Grove发现阴极辉光放电产生的金属粒子溅射沉积现象。

这一现象现已广泛应用于各种薄膜的制备。

磁控溅射是在70年代在阴极溅射基础上加以改进而发展起来的一种新型溅射镀膜方法。

它克服了阴极溅射速率低、基片升温高的致命弱点，使得它一诞生便获得了迅速的发展和广泛应用。

磁控溅射具有高速、基片低温和沉积膜损伤低等优点。

磁控溅射在最佳条件下可以得到均匀、致密、有良好的C轴取向性和可见光波段透明性好等优点的薄膜，使得它成为在AZO制备中研究最多并且最广泛使用的方法。

溅射原本属于物理气相沉积，当溅射时在真空室内引入与金属Zn反应的气体O2，使得溅射同时具有磁控溅射和反应溅射的优点，这就是反应磁控溅射。

一、实验原理磁控溅射的工作原理如图1所示。

电子e在电场E作用下，在飞向基板过程中与氩原子发生碰撞，使其电离出Ar+和一个新的电子e，电子飞向基片，Ar+在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，靶材发生溅射。

在溅射粒子中，中性的靶原子或分子则沉积在基片上形成薄膜。

二次电子e1一旦离开靶面，就同时受到电场和磁场的作用。

为了便于说明电子的运动情况，可以认为：二次电子在阴极暗区时，只受电场作用；一旦进入负辉区就只受磁场作用。

于是，从靶面发出的二次电子，首先在阴极暗区受到电场加速，飞向负辉区。

进入负辉区的电子具有一定速度，并且是垂直于磁力线运动的。

在这种情况下，电子由于受到磁场B洛仑兹力的作用，而绕磁力线旋转。

电子旋转半圈之后，重新进入阴极暗区，受到电场减速。

当电子接近靶面时，速度即可降到零。

以后，电子又在电场的作用下，再次飞离靶面，开始一个新的运动周期。

电子就这样周而复始，跳跃式地朝E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移。

简称E×B漂移。

电子在正交电磁场作用运动轨迹近似于一条摆线。

若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面作圆周运动。

二次电子在环状磁场的控制下，运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域区，在该区中电离出大量的Ar+离子用来轰击靶材，从而实现了溅射淀积速率高的特点。

高真空磁控溅射薄膜沉积系统技术指标

高真空磁控溅射薄膜沉积系统技术指标一、系统的主要组成及技术指标溅射室极限真空度：W6.6xl0-spa（经烘烤除气后）；（洁净真空环境）系统从大气开始抽气：溅射室40分钟可达到6.6x10-4Pa;（抽速快，缩短实验准备时间）系统停泵关机12小时后真空度：≤5Pa;膜厚均匀性：优于±5%,铜膜，200nm1、溅射真空室真空室为圆筒形前开门结构，尺寸e450mmx400mm,全不锈钢结构。

可内烘烤到IOO〜150℃,选用不锈钢材料制造，氮弧焊接，表面进行电化学抛光国内首家钝化处理，接口采用金属垫圈密封或氟橡胶圈密封；手动前开门结构；靶安装在上盖，基片转台安装在下底盘（靶台与样品台可以实现上下互换）。

真空室组件上焊有各种规格的法兰接口与功能部件相连接2、磁控被射系统：3套2.1靶材尺寸：60mm；2.2提供靶材：不锈钢、钛、铁各一块（仅供测试靶材用）；2.3强磁靶可溅射磁性材料，射频溅射与直流溅射兼容，靶内水冷；2.4每个靶都配备气动控制挡板组件1套；2.5靶在上，向下溅射，具有单独溅射、轮流溅射、共溅射功能（靶与样品台的位置可以调换；2.6暴露大气下，磁控靶可手动调节共溅射角度；2.7磁控靶与基片的距离可调，调节距离为：90730mm。

3、旋转加热基片台3.1基片尺寸和数量：最大可放置1片6英寸圆形样品；4英寸范围内膜厚均匀性：优于±5%,铜膜，200nm（注：工艺部分在乙方现场完成，甲方现场只做安装、调试本机）；3.2基片通过进口加热丝加热方式，样品加热温度：≥700o C,连续可调；加热装置在真空室上法兰上，对基片托板进行加热，通过热电偶控制控温电源实现闭环控制，系统由加热器和1个加热控温电源组成，加热电源配备控温表，控温方式为PlD自动控温及数字显不；3.3基片自转速度5〜20转/分连续可调；3.4气动控制样品挡板组件1套；3.5样品台安装-200V偏压电源（辅助沉积）。

真空磁控溅射镀膜原理与技术

真空磁控溅射镀膜原理与技术真空磁控溅射镀膜是一种常用的薄膜制备技术，通过在真空环境中使用磁控溅射装置，将固体靶材溅射成气相离子，然后沉积在基材上，形成一层均匀、致密的薄膜。

这种技术广泛应用于光学薄膜、电子器件、节能涂层等领域。

真空磁控溅射镀膜的原理是利用磁场和靶材上集中的高能离子束，将靶材表面的原子或分子溅射出来，然后沉积在基材上形成薄膜。

具体来说，真空磁控溅射装置包括真空室、靶材、基材和磁控装置。

在真空室中，通过抽气将压力降至10^-3到10^-6帕的真空状态。

当真空室内的气体被抽尽后，向离子源上的靶材施加直流或者交流电，产生高能离子束，击打在靶材上。

同时，在靶材表面施加交变磁场。

这样，气体原子和分子会受到束流的冲击，将离子溅射出来，并通过基材的倾角冲积在基材表面形成薄膜。

磁控装置主要通过磁场对离子进行引导，使得离子束在靶材和基材之间来回移动，进一步增强溅射效果。

真空磁控溅射镀膜技术有以下几个特点：首先，可以在较低的温度下进行薄膜沉积，适用于大多数材料。

其次，由于采用磁场控制，可以获得均匀、致密的薄膜。

再次，能够利用常规的靶材材料，如金属、合金、化合物材料等。

最后，真空磁控溅射镀膜还可通过调整离子束能量和沉积速度来控制薄膜的性质，如厚度、硬度、附着力等。

除了基本的真空磁控溅射镀膜技术，还有一些衍生的技术，如磁控溅射复合镀膜、磁控溅射多层膜、磁控溅射纳米结构膜等。

这些技术在一些特定应用中具有更好的性能，并能满足特定的需求。

总之，真空磁控溅射镀膜技术是一种重要的薄膜制备技术，具有广泛的应用前景。

通过控制离子束能量、磁场强度和沉积条件等参数，可以制备出具有多种特性的薄膜，满足不同领域的需求。

但是，该技术也存在一些问题，如工艺复杂、设备要求高等，需要进一步研究和改进。

《磁控溅射镀膜技术》课件

要点二
溅射参数与工艺条件
溅射参数和工艺条件对磁控溅射镀膜的沉积速率、膜层质量、附着力等有着重要影响。主要的溅射参数包括工作气压、磁场强度、功率密度等，工艺条件包括基材温度、气体流量和组成等。通过对这些参数的优化和控制，可以获得具有优异性能的膜层。
磁控溅射镀膜设备
03
与系统
磁控溅射镀膜设备的组成
多元靶材磁控溅射
技术
研究多种材料同时溅射的工艺技术，实现多元材料的复合镀膜，拓展镀膜材料的应用范围。
磁控溅射与其他技术的结合应用
磁控溅射与脉冲激光沉积技术结合
01
通过结合两种技术，实现快速、大面积的镀膜，提高生产效率
。
磁控溅射与化学气相沉积技术结合
02
利用化学气相沉积技术在磁控溅射的基础上进一步优化镀膜性
磁控溅射机制
在磁场的作用下，电子的运动轨迹发生偏转，增加与气体分子的碰撞概率，产生更多的离子和活性粒子，从而提高了溅射效率和沉积速率。
磁控溅射镀膜的工艺流程
要点一
工艺流程概述
磁控溅射镀膜的工艺流程包括前处理、溅射镀膜和后处理三个阶段。前处理主要是对基材进行清洗和预处理，确保基材表面的清洁度和粗糙度符合要求；溅射镀膜是整个工艺的核心部分，通过控制溅射参数和工艺条件，实现膜层的均匀、致密和附着力强的沉积；后处理主要包括对膜层的退火、冷却和清洗等处理，以优化膜层性能。
纳米薄膜的制备与应用
总结词
纳米薄膜因其独特的物理和化学性质在许多领域具有巨大的应用潜力。
详细描述
磁控溅射技术可以用于制备纳米级别的薄膜，如纳米复合材料、纳米陶瓷、纳米金属等，这些薄膜在催化剂、传感器、电池等领域有广泛应用。
其他领域的应用研究

磁控溅射镀膜的简介及其实际操作

磁控溅射镀膜的简介及其实际操作作者：徐超群乐山师范大学物理与电子工程系【摘要】溅射技术的最新成就之一是磁控溅射。

对于二级溅射、偏压溅射、三级或四级溅射和射频溅射而言。

它们的缺点是沉积速率较低，特别是阴极溅射。

因为它们在放电过程中只有大约0.3~0.5%的气体分子被电离。

为了在低气压下进行高速溅射，必须有效的提高气体的离化率。

由于在磁控溅射中引入了正交电磁场使离化率提高到5~6%。

于是溅射速率比三级溅射提高10倍左右，对许多材料，溅射速率达到了电子束蒸发的水平。

【关键词】溅射电子电场磁场高速1.磁控溅射的工作原理：在动力装置e的作用下，电子e在飞向衬底的过程中与Ar原子发生碰撞，使Ar和一个新的电子e电离，电子飞向衬底。

在电场的作用下，氩加速飞向阴极靶，用高能轰击靶表面，在溅射粒子中溅射靶，中性靶原子或分子由于其非电性质直接沉积在基底上形成薄膜。

二次电子e一旦离开靶面，就会同时受到电场和磁场的影响，产生e（电场）×B（磁场）的方向漂移，简称e×B漂移，其轨迹类似于摆线。

如果是环形磁场，电子在靶面上以近似摆线的形式作圆周运动。

它们的运动路径不仅很长，而且还束缚在靠近目标表面的等离子体区域，在该区域大量的氩被电离以轰击目标，从而获得较高的沉积速率。

随着碰撞次数的增加，二次电子的能量被耗尽，逐渐远离目标表面，最终在电场E的作用下沉积在基底上。

由于电子的能量非常低，传输到基底的能量非常小，衬底温升很低。

综上所述：磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。

入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。

++在这个级联过程中，靠近某些表面的目标原子获得足够的动量向外移动，使目标被溅射。

2.磁控溅射具有“低温”、“高速”两大特点产生这两个特性的原理是：磁控溅射利用磁场改变电子的运动方向，束缚和延长电子的运动轨迹，从而提高电子对工作气体的电离概率，有效利用电子能量。

真空磁控溅射镀膜原理与技术

真空磁控溅射镀膜原理与技术
真空磁控溅射镀膜技术是一种高效、环保、高质量的表面处理技术，广泛应用于电子、光学、航空航天、汽车、建筑等领域。

其原理是利用高能离子轰击靶材表面，使靶材原子脱离并沉积在基材表面形成薄膜。

真空磁控溅射镀膜技术的核心是磁控溅射装置。

该装置由真空室、靶材、基材、磁控电源、离子源等组成。

在真空室中，通过抽气将压力降至10^-4Pa以下，然后加入惰性气体（如氩气），使气体分子与靶材表面原子碰撞，产生高能离子。

磁控电源产生磁场，将离子束聚焦在靶材表面，使靶材原子脱离并沉积在基材表面形成薄膜。

真空磁控溅射镀膜技术具有以下优点：
1. 镀膜质量高：由于真空环境下，薄膜表面无气体和杂质污染，因此薄膜质量高，具有良好的光学、电学、机械性能。

2. 镀膜厚度均匀：磁控电源产生的磁场可以使离子束均匀聚焦在靶材表面，使得薄膜厚度均匀。

3. 镀膜速度快：由于离子束能量高，靶材原子脱离速度快，因此镀膜速度快。

4. 环保节能：真空磁控溅射镀膜技术无需使用有机溶剂和化学药品，不会产生废气、废水和废渣，符合环保要求。

真空磁控溅射镀膜技术的应用非常广泛。

在电子领域，可以用于制造集成电路、显示器、太阳能电池等；在光学领域，可以用于制造反射镜、滤光片、透镜等；在航空航天领域，可以用于制造航空发动机叶片、航天器表面涂层等；在汽车领域，可以用于制造汽车玻璃、车身涂层等；在建筑领域，可以用于制造建筑玻璃、金属门窗等。

真空磁控溅射镀膜技术是一种高效、环保、高质量的表面处理技术，具有广泛的应用前景。

磁控溅射镀膜机使用说明

磁控溅射镀膜机使用说明磁控溅射镀膜机是一种广泛应用于材料科学、电子制造领域的设备，通过磁控溅射技术，可以在各种基底材料上沉积一层或多层金属、非金属或半导体薄膜。

该设备主要由真空室、磁控溅射源、进样室、控制系统等部分组成。

（1）确认电源连接正常，检查真空泵、冷却循环水等设备是否正常工作。

（2）打开真空室门，将基底材料放置在样品台上。

（3）关闭真空室门，启动真空系统，将室内抽至高真空状态。

（4）打开磁控溅射源，进行预溅射清洗靶材。

（5）调整工艺参数，如溅射功率、时间、气压等，开始进行溅射镀膜。

（6）镀膜过程中，监控各种参数，如气压、电流、功率等，确保设备正常运行。

定期检查和维护设备部件，如真空泵、冷却循环水系统等。

避免在镀膜过程中触摸设备内部部件，以免造成人身伤害。

如遇设备故障或异常情况，请立即停机检查，并专业人员进行维修。

保持设备清洁和整洁，定期进行清洁和维护。

磁控溅射镀膜技术的研究始于20世纪70年代，最初是为了满足空间电子器件对抗辐射损伤的需求。

随着科技的发展，磁控溅射镀膜技术的应用领域越来越广泛，然而也存在一些问题，如薄膜应力大、耐磨性差等，需要进一步研究和改进。

磁控溅射镀膜技术的基本原理是利用磁场控制下的电场放电，使靶材表面上的原子或分子被激发后沉积到基材表面，形成一层薄膜。

具体工艺过程包括：真空泵抽气、加热靶材、加磁场、加电场、溅射沉积等步骤。

该技术的特点在于沉积速度快、薄膜质量高、适用范围广等。

磁控溅射镀膜技术在光电领域的应用主要是在太阳能电池上制备减反射膜和抗反射膜。

在光学领域，磁控溅射镀膜技术可以用来制备各种光学薄膜，如增透膜、反射膜、滤光片等。

在电子领域，磁控溅射镀膜技术可以用来制备各种电子薄膜，如半导体薄膜、绝缘薄膜、导电薄膜等。

未来，磁控溅射镀膜技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：一是进一步完善磁控溅射镀膜技术的工艺参数，提高薄膜的质量和性能；二是研究磁控溅射镀膜技术在新型材料制备中的应用，如纳米材料、石墨烯等；三是探索磁控溅射镀膜技术在生物医学、环境治理等领域的应用可能性。

磁控溅射镀膜

氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。
2、磁控溅射镀膜原理动画模拟
二、什么是真空
什么是真空？
相对真空
绝对真空
相对真空与绝对真空
相对真空：通常把容器内气压低于正常大气压（101325 Pa）的都称之
罗茨泵使用注意事项
罗茨泵的启动程序 1、检查冷却水、油杯，齿轮箱和前端盖内是否有足够的润滑油； 2、启动前级泵，有旁通阀的罗茨泵可同时启动，无旁通阀罗茨泵，可看其联轴节是否转动，从转动到不转动后即可启动罗茨泵。 3、吸入气体中有灰尘或金属粉末等，应在泵人口前加除尘装置或过滤装置； 4、吸入气体含有较多的水蒸气时，且前级泵的油封泵无气镇装置时，应在泵排出口加冷凝器，防止前级泵油乳化； 5、运转中经常检查泵各部位的温度，水冷泵的冷却水出口温度是否超过规定； 6、泵在运转中如有局部过热或电流突然增加现象时应立即停泵检查，停泵时先停罗茨泵，再停前级泵，放出全部冷却水。
磁控溅射镀膜原理及维护注意事项
摘要
一、磁控溅射镀膜原理二、什么是真空三、真空镀膜系统主要构成四、真空获得设备的构成五、真空泵的工作原理及维护六、常用靶材七、关于磁控溅射中遇到的问题八、各种镀膜技术的比较
一、磁控溅射镀膜原理
1、磁控溅射的工作原理是指电子在电场作用下，在飞向基片过程中与
真空镀膜系统主要构成
1.真空腔体设备主要有连续涂层生产线及单室涂层机两种形式，不锈钢材料制造、氩弧焊接、表面进行化学抛光或喷砂处理，真空室组件上焊有各种规格的法兰接口。 2.真空获得部分在真空技术中，真空获得部分是重要组成部分。真空的获得不是一种真空设备和方法所能达到的，必须将几种泵联合使用，如旋片泵、罗茨泵、分子泵、扩散泵、离子泵系统等。 3.真空测量部分真空系统的真空测量部分，就是要对真空室内的压强进行测量。像真空泵一样，没有一种真空计能测量整个真空范围，人们于是按不同的原理和要求制成了许多种类的真空计。如热偶计，电离计，皮拉尼计等等。

磁控溅射(2讲义仪器)

【附录】DHRM-3射频磁控溅射镀膜装置介绍DHRM-3射频磁控溅射镀膜装置是高真空磁控溅射镀膜设备。

它可用于在高真空背景下，充入高纯氩气，采用磁控溅射方式制备各种金属膜、介质膜、半导体膜，而且又可以较好地溅射铁磁材料（Fe、Co、Ni），制备磁性薄膜。

在镀膜工艺条件下，采用微机控制样品转盘和靶挡板，可以制备单层膜，为新材料和薄膜科学研究领域提供了十分理想的研制手段。

概述本系统主要由溅射真空室、磁控溅射靶、基片公转台、单基片加热台、工作气路、抽气系统、安装机台、真空测量及电控系统等部分组成。

图1、真空室示意图图2、电控柜示意图工作原理及技术指标工作原理：磁控溅射镀膜的基本原理是以磁场改变电子运动方向，束缚和延长电子的运动路径，提高电子的电离概率和有效地利用了电子的能量。

因此，在形成高密度等离子的异常辉光放电中，正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效。

技术指标：系统主要组成溅射真空室组件：圆筒型真空室尺寸Φ300X300，电动上掀盖结构，选用不锈钢材料制造，氩弧焊接，表面进行化学抛光处理，接口采用金属垫圈密封或氟橡胶圈密封。

真空室组件上焊有各种规格的法兰接口，上盖组件上可以安装电动提升机构组件，真空获得和工作气路组件：图3、气路原理图溅射真空室选用分子泵T+机械泵R通过一个超高真空闸板阀G主抽，并通过一个旁抽角阀V1进行旁路抽气；通过二路MFC质量流量控制器充工作气体，每路配有角阀V5、V6，配有混气室，还可以不走混气室从角阀V2或V3单独进气。

MFC流量范围：一路100SCCM、一路500SCCM。

通过V4阀充入干燥氮气放气。

系统主要机械机构简介1、磁控溅射靶组件溅射真空室采用单靶溅射结构，靶在下，基片在上，向上溅射成膜，可以溅射磁性材料的电磁靶，靶材2英寸； RF、DC兼容；靶内有水冷；直接向上溅射时，靶材表面与基片表面间距离为40～80mm连续可调；靶配有单独的屏蔽罩，以避免污染；配有电动挡板，按键控制挡板开合。

磁控溅射镀膜原理及工艺

磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。
2.2.2磁场
用来捕获二次电子的磁场必须在整个靶面上保持一致，而且磁场强度应当合适。磁场不均匀就会产生不均匀的膜层。磁场强度如果不适当（比如过低），那么即使磁场强度一致也会导致膜层沉积速率低下，而且可能在螺栓头处发生溅射。这就会使膜层受到污染。如果磁场强度过高，可能在开始的时候沉积速率会非常高，但是由于刻蚀区的关系，这个速率会迅速下降到一个非常低的水平。同样，这个刻蚀区也会造成靶的利用率比较低。
小心挤压到手指）。
（3）启动机械泵，抽一分钟左右之后，打开复合真空计，当示数约为10E-1量级时，启动分子泵，频率为400HZ（默认），同时预热离子清洗打开直流或射流电源及流量显示仪。
（4）（选择操作）打开加热控温电源。启动急停控制，报警至于通位置，功能选则为烘烤。
（5）但真空度达到5×10-4Pa时，关闭复合真空计，开启电离真空计，通氩气（流量
2.1.3 气体压强
将气体压强降低到某一点可以提高离子的平均自由程、进而使更多的离子具有足够的能量去撞击阴极以便将粒子轰击出来，也就是提高溅射速率。超过该点之后，由于参与碰撞的分子过少则会导致离化量减少，使得溅射速率发生下降。如果气压过低，等离子体就会熄灭同时溅射停止。提高气体压强可提高离化率，但是也就降低了溅射原子的平均自由程，这也可以降低溅射速率。能够得到最大沉积速率的气体压强范围非常狭窄。如果进行的是反应溅射，由于它会不断消耗，所以为了维持均匀的沉积速率，必须按照适当的速度补充新的反应气体。

磁控溅射镀膜原理和工艺设计

礒控溅射镀膜原理及工艺扌商要：真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术，在现实生产生活中有着广泛的应用。

真空镀膜技术有三种形式，即蒸发镀膜、溅豺镀膜和离子镀。

这里主要讲一下由溅豺镀膜技术发履来的磁控溅射镀膜的原理及相应工艺的研究。

关键说］:溅射：概射变童；工作气压；沉积率。

绪论溅射现象于1870年幵始用于镀膜技术，1930年以后由于捉高了沉积速率而逐渐用于工业生产。

常用二极濺射设备如右图。

通常将欲沉积的材料制成板材-靶，固定在阴极上。

基片置于正对鞄面的阳极上，距靶一定距离。

系统抽至高真空后充入（10〜1）帕的气体（通常为氮乞），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生辉光放电。

放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极，与耗表面原子碰撞，受碰-撞从靶面逸出的靶原子称为溅.射眉子，其能量在1至几十电子伏范围内。

溅.射原子在基片表面沉积成蹊。

其中磁控溅豺可以被认为是镀膜技术中最突岀的成就之一。

它以溅豺率高、基片温升低、旗-基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点，成为镀膜工业应用领域（特别是建筑镀膜玻璃、透明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合）的首选方案。

1磁控溅射原理溅射属于PDV （物理乞相沉积）三种基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀（空心阴极禹子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频禹子镀、直流放电离子镀）中的一种。

磁控溅.射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氮原子发生碰扌童，使其电离产生岀Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击轮表面，使轮材发生溅射。

在溅豺粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E （电场〉XB （磁场〉所指的方向漂移，简称EXB漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。

若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很妆，而且被束缚在蠡近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开-鞄被懑射出来。

磁控溅射镀膜原理及工艺

3试验
3.1试验目的
①熟悉真空镀膜的操作过程和方法。 ②了解磁控溅射镀膜的原理及方法。 ③学会使用磁控溅射镀膜技术。 ④研究不同工作气压对镀膜影响。
3.2试验设备
SAJ-500超高真空磁控溅射镀膜机（配有纯铜靶材）；氩气瓶；陶瓷基片；擦镜纸。
3.3试验原理
3.3.1磁控溅射沉积镀膜机理
磁控溅射系统是在基本的二极溅射系统发展而来，解决二极溅射镀膜速度比蒸镀慢很多、等离子体的离化率低和基片的热效应明显的问题。磁控溅射系统在阴极靶材的背后放置强力磁铁，真空室充入0.1～10Pa 压力的惰性气体 (Ar)，作为气体放电的载体。
2.3.2速度
另一个变量是速度。对于单端镀膜机，镀膜区的传动速度可以在每分钟0 ~ 600英寸大约为0 ~ 15.24米）之间选择。对于双端镀膜机，镀膜区的传动速度可以在每分钟0 ~ 200英寸（大约为0 ~ 5.08米）之间选择。在给定的溅射速率下，传动速度越低则表示沉积的膜层越厚。
2.3.3气体
最后一个变量是气体。可以在三种气体中选择两种作为主气体和辅气体来进行使用。它们之间，任何两种的比率也可以进行调节。气体压强可以在1 ~ 5×10-3 torr之间进行控制。
2.3.4阴极/基片之间的关系
在曲面玻璃镀膜机中，还有一个可以调节的参数就是阴极与基片之间的距离。平板玻璃镀膜机中没有可以调节的阴极。
2.2.2磁场
用来捕获二次电子的磁场必须在整个靶面上保持一致，而且磁场强度应当合适。磁场不均匀就会产生不均匀的膜层。磁场强度如果不适当（比如过低），那么即使磁场强度一致也会导致膜层沉积速率低下，而且可能在螺栓头处发生溅射。这就会使膜层受到污染。如果磁场强度过高，可能在开始的时候沉积速率会非常高，但是由于刻蚀区的关系，这个速率会迅速下降到一个非常低的水平。同样，这个刻蚀区也会造成靶的利用率比较低。

真空磁控溅射镀膜玻璃原理

真空磁控溅射镀膜玻璃原理Vacuum magnetron sputtering coating technology is a widely used method in the glass industry for creating high-quality, durable, and stylish glass products.真空磁控溅射镀膜技术是玻璃行业中被广泛采用的一种方法，用于生产高质量、耐用和时尚的玻璃产品。

This technology involves the use of a vacuum chamber in which a target material, such as silver or aluminum, is bombarded by ions to create a thin film coating on the surface of the glass.这项技术涉及使用真空室，通过离子轰击靶材料（如银或铝）在玻璃表面形成薄膜涂层。

The process begins with the preparation of the glass substrates, which are cleaned and loaded into the vacuum chamber. The chamber is then evacuated to create a low-pressure environment.这个过程始于对玻璃基底片的准备，清洁并装载到真空室中。

然后，真空室被抽空以创造低压环境。

Once the desired vacuum level is achieved, an inert gas, such as argon, is introduced into the chamber to create a plasma. This plasma, along with a magnetic field, causes the target material to be sputtered onto the glass substrates.一旦达到所需的真空水平，惰性气体（如氩气）被引入到真空室中以创建等离子体。