1. 直流磁控溅射：直流磁控溅射是最基本的磁控溅射方式。其工作原理是，利用直流电源对靶材加正电压，产生离子轰击，同时在靶材表面施加磁场进行引导，使得离子轰击靶材表面时产生的原子或分子向衬底沉积。这种技术适合制备金属薄膜和多元化合物薄膜。
2. 射频磁控溅射：射频磁控溅射是利用高频交流电源产生电场，在靶材表面形成等离子体，并借助磁场将靶材表面的原子或分子溅射到衬底上。这种技术适合制备氮化物、氧化物、硅化物、氟化物等复杂化合物薄膜。
3. 激光磁控溅射：激光磁控溅射利用激光束对靶材进行局部强烈加热，使得靶材表面产生瞬间超热等离子体，从而产生原子或分子的溅射。这种技术适用于制备高温材料、高熔点材料等难以制备的材料薄膜。
4. 高功率脉冲磁控溅射：高功率脉冲磁控溅射是利用高功率脉冲电源对靶材表面进行快速加热，在极短时间内产生等离子体并进行溅射。这种技术适用于制备纳米结构材料、非晶态材料薄膜等。
5. 离子束增强磁控溅射：在磁控溅射过程中，通过向沉积物表面注入高能离子束，可以提高沉积物的微观结构和物理性能。这种技术适用于制备具有优异耐磨性和附着力的硬质薄膜等。
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2023-06-13 广告
磁控溅射包括很多种类.各有不同工作原理和应用对象.但有一共同点:利用磁场与电场交互作用,使电子在靶表面附近成螺旋状运行,从而增大电子撞击氩气产生离子的概率.所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材.
靶源分平衡和非平衡式,平衡式靶源镀膜均匀,非平衡式靶源镀膜膜层和基体结合力强.平衡靶源多用于半导体光学膜,非平衡多用于磨损装饰膜.
磁控阴极按照磁场位形分布不同,大致可分为平衡态和非平衡磁控阴极.平衡态磁控阴极内外磁钢的磁通量大致相等,两极磁力线闭合于靶面,很好地将电子/等离子体约束在靶面附近,增加碰撞几率,提高了离化效率,因而在较低的工作气压和电压下就能起辉并维持辉光放电,靶材利用率相对较高,但由于电子沿磁力线运动主要闭合于靶面,基片区域所受离子轰击较小.非平衡磁控溅射技术概念,即让磁控阴极外磁极磁通大于内磁极,两极磁力线在靶面不完全闭合,部分磁力线可沿靶的边缘延伸到基片区域,从而部分电子可以沿着磁力线扩展到基片,增加基片区域的等离子体密度和气体电离率.
不管平衡非平衡,若磁铁静止,其磁场特性决定一般靶材利用率小于30%.为增大靶材利用率,可采用旋转磁场.但旋转磁场需要旋转机构,同时溅射速率要减小.
旋转磁场多用于大型或贵重靶.如半导体膜溅射.对于小型设备和一般工业设备,多用磁场静止靶源.用磁控靶源溅射金属和合金很容易,点火和溅射很方便.这是因为靶(阴极),等离子体,和被溅零件/真空腔体可形成回路.但若溅射绝缘体如陶瓷则回路断了.于是人们采用高频电源,回路中加入很强的电容.这样在绝缘回路中靶材成了一个电容.但高频磁控溅射电源昂贵,溅射速率很小,同时接地技术很复杂,因而难大规模采用.为解决此问题,发明了磁控反应溅射.就是用金属靶,加入氩气和反应气体如氮气或氧气.当金属靶材撞向零件时由于能量转化,与反应气体化合生成氮化物或氧化物.
磁控反应溅射绝缘体看似容易,而实际操作困难.主要问题是反应不光发生在零件表面,也发生在阳极,真空腔体表面,以及靶源表面.从而引起灭火,靶源和工件表面起弧等.孪生靶源技术,很好的解决了这个问题,其原理是一对靶源互相为阴阳极,从而消除阳极表面氧化或氮化.
冷却是一切源(磁控,多弧,离子)所必需,因为能量很大一部分转为热量,若无冷却或冷却不足,这种热量将使靶源温度达一千度以上从而溶化整个靶源.
