磁控溅射是一种广泛应用于薄膜材料沉积的物理气相沉积(PVD)技术,广泛应用于半导体、光学、太阳能、电池、显示器、硬盘、光学镜头等领域的生产和研发。磁控溅射系统通过将靶材中的原子或分子撞击到基材表面,形成薄膜材料,具有高质量的薄膜沉积效果和较高的沉积速率。
磁控溅射技术的核心原理是通过电磁场产生的约束作用,使离子化气体(通常为氩气)在靶材表面形成高能电子束,从而使靶材表面原子激发出来,并沉积到基材上,形成均匀的薄膜。

1.真空腔体:
真空腔体是核心部分,通常采用金属材料制成,具备较高的密封性。腔体内需要维持较高的真空度,以减少气体的干扰和提高薄膜的质量。
2.靶材:
靶材是磁控溅射过程中的源材料,通常为金属、合金或陶瓷。靶材根据沉积需求的不同,选择不同种类的材料,常见的靶材有铝、铜、钛、铬、金等。
3.磁控溅射源:
磁控溅射源是一种结合了磁场和电场的溅射装置。磁场用于约束电子并增加溅射效率,而电场则使离子加速并撞击靶材表面。
4.基材:
基材是沉积薄膜的载体,通常为玻璃、硅片、塑料等。基材表面的处理状态和沉积过程中的参数会直接影响薄膜的质量和均匀性。
5.电源:
用于提供电能给磁控溅射源和电极。电源的类型和功率大小会影响溅射的效率和薄膜的质量。
6.气体输送系统:
气体输送系统主要用于向真空腔体中输送氩气或其他气体,以实现溅射过程中所需的气氛环境。
7.真空泵系统:
用于将溅射系统中的气体抽走,保持系统内的高真空环境。通常使用机械泵、分子泵等组合形式,以满足不同真空要求。
8.冷却系统:
磁控溅射过程中,靶材和基材会产生热量,因此需要冷却系统以确保系统的正常运转,避免过热损坏设备。
磁控溅射系统的优势:
1.高质量薄膜沉积:
磁控溅射可以沉积非常均匀、致密、附着力强的薄膜,且薄膜的成分可以通过调节溅射过程中的参数来精确控制。
2.高沉积速率:
由于电子反复撞击靶材并加速氩离子的速度,磁控溅射的溅射效率较高,能够实现较高的沉积速率。
3.良好的材料适应性:
磁控溅射技术适用于各种材料的薄膜沉积,包括金属、合金、氧化物、氮化物、半导体材料等。
4.良好的表面覆盖性:
磁控溅射沉积的薄膜具有较好的表面覆盖性,可以在复杂形状的基材表面形成均匀薄膜。
5.低温沉积:
磁控溅射过程中的温度通常较低,适用于一些对温度敏感的材料,如聚合物基材。