[发明专利]复式轨道双对称可分离腔体磁控溅射镀膜设备

说明书

技术领域

本发明涉及磁控溅射镀膜设备。

背景技术

在材料表面上镀上一层薄膜，可使该种材料具有许多新的物理和化学性能。真空镀膜法是一种崭新的镀膜工艺，由于薄膜制备工艺是在真空条件下进行的，故称真空镀膜法。真空下制备薄膜，环境清洁，膜不易受污染，可获得致密性好、纯度高、厚度均匀的薄膜层，并具有膜与基体附着强度好、膜层牢固的优点。当前，几乎任何材料都可以通过真空镀膜工艺涂覆到其他基体材料表面上，这就为真空镀膜技术在各种工业领域中的应用开辟了更广阔的前景。磁控溅射镀膜是电子在正交电磁场的共同作用下加速飞向靶材的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子或分子或者是靶材离子沉积在基体上成膜。

磁控溅射就是在普通的阴极溅射基础上外加在相互正交的磁场和电场中，利用磁场的约束来改变电子在气体放电中的运动方向，并束缚和延长电子的运动轨迹，极大提高电子对工作气体分子或原子的碰撞电离几率及更充分的利用电子的能量，从而使气体正离子对靶材的轰击所引起的靶原子的溅射更有效。同时，受到正交电磁场束缚的电子只有在其能量耗尽时才能脱离靶表面附近。这样沉积到基体上的电子传给基体的能量很小，使基体的温升较慢并保持在较低的程度上。

磁控溅射是在溅射过程中利用产生的二次电子在磁场洛伦磁力的作用下加速飞向靶材的过程中，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，在二次电子在磁场的作用下围绕靶面作螺旋运动，该电子的运动路径很长，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，摆脱磁力线的束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量，溅射是热蒸发和弹性碰撞的综合过程。由于气体正离子轰击阴极靶，使得靶材表面受轰击的部位产生局部高温区，该区靶材表面达到蒸发温度而产生蒸发，溅射速率则是靶材升华热和轰击离子能量两者的函数，逸出的靶材原子将呈现正弦分布。当气体正离子轰击阴极靶时，直接将其能量传给靶表面上某个原子或分子，使该原子或分子脱离附近其它原子或分子的束缚而离开靶材的表面弹射出来。如果轰击离子的能量不足，只发生振动而不产生溅射。如果轰击离子能量很高时，轰击离子能量过高而发生离子注入现象。对于一般的溅射装置，溅射镀膜的形成是利用真空辉光放电，加速正离子使其轰击靶材表面而引起的溅射现象，使靶材表面放出的粒子沉积到基体上而形成薄膜的。当离子轰击固体表面时会产生许多效应，除了靶材的中性粒子,即原子和分子,最终沉积成膜之外，其它效应对薄膜的生长也会产生很大的影响。