磁控溅射的磁场不均匀怎么办

2020-11-14

  磁控溅射薄膜厚度的均匀性是衡量薄膜形成性能的重要指标。因此,需要研究影响均匀性的因素,以便通过溅射获得更均匀的镀层。简单地说,溅射是在正交电磁场中,闭合磁场束缚电子在靶面上作螺旋运动。在运动过程中,工作气体不断受到冲击,大量氩离子被电离。在电场的作用下,氩离子加速靶材料的轰击,靶原子(或分子)被溅出并沉积在衬底上形成薄膜。

  因此,为了获得均匀的涂层,需要对靶原子(或分子)进行溅射,这就要求轰击靶的氩离子是均匀均匀的。由于氩离子在电场作用下加速了对靶的轰击,因此均匀轰击在某些程度取决于电场的均匀性。氩离子来自于工作气体氩,工作气体氩受到闭合磁场束缚的电子不断冲击,这就要求磁场和工作气体氩的均匀性。然而,在实际的磁控溅射装置中,这些因素并不均匀,因此需要研究它们的不均匀性对成膜均匀性的影响。

  磁场不均匀性的影响

  由于实际溅射装置中的电场和磁场并非处处均匀或正交,它们都是空间函数。三维运动方程的表达式是不可解的,至少没有初等函数的解。因此,磁场的不均匀性对离子的影响,即对成膜不均匀性的影响很难计算。较好的方法是配合实验分析。

  气体非均质性的影响

  一般情况下,造成煤气不均匀的原因有两种,一种是供气不均,另一种是抽气不均。

  目标基距和气压的影响

  靶基间距也是影响磁控溅射薄膜厚度均匀性的重要工艺参数。在某些范围内,薄膜厚度均匀性随靶材间距的增加而增加,溅射压力也是影响薄膜厚度均匀性的重要因素。但是,均匀性在较小范围内,因为增加靶基距所产生的均匀性是由于增加靶上某一点对应的衬底面积而引起的,而工作压力的增加则是由于粒子散射的增加。显然,这些因素只能在小范围内起作用。


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