真空镀膜技术中,溅射工艺被广泛应用在刻蚀与薄膜沉积领域。
在刻蚀过程中,针对蚀刻材料,我们利用氩离子的轰击,使其在靶位被溅射去除。这个过程受到溅射产额、离子电流密度以及溅射室真空度的影响,以确保蚀刻速率的有效控制。为优化溅射效果,应尽量将溅射靶原子从溅射腔中有效移除。
一种常见的做法是引入反应气体与溅的靶原子产生反应,生成挥发性气体。这些气体随后通过真空系统从溅射室中,从而实现材料的去除。而在薄膜沉积时,溅射源被置于靶上,通过氩离子的轰击,使靶材料以原子形式溅来,并在衬底上沉积。若目标材料简单,则形成简单薄膜;若有意引入反应气体,则能与溅的靶原子反应,进而在基底上沉积化合物膜。尤其是对于化合物或合金膜的制备,通常直接使用化合物或合金靶材进行溅射。
溅射过程中,溅射原子与高能离子(数千电子伏)交换能量,其能量通常比蒸发原子高1至2个数量级。溅射法形成的薄膜与基底的附着力更为优异。若在溅射时适当偏置衬底,还能辅助衬底清洁工作,进一步优化薄膜的阶梯覆盖效果。
溅射法在材料科学研究领域中发挥了重要作用。它特别适用于制备高熔点、低蒸气压的物质膜,这些物质往往难以通过蒸发技术进行制备。溅射工艺包括离子束溅射和等离子体溅射等多种方式。离子束溅射装置中,离子枪提供的定向离子束能够精确轰击靶材,实现有效溅射。为确保绝缘固体材料表面质量,可应用荷能中性束溅射技术。
等离子体溅射则依赖于辉光放电产生的等离子体区域中的正离子。当这些正离子在强电场中被加速时,它们获得足够的动能来轰击目标并产生溅射。
真空镀膜机的磁控溅射工艺则涵盖了多种技术,如两级、三级或四级溅射、磁控溅射、靶溅射、射频溅射、偏置溅射等。每种溅射方式的选择都需根据工件类型、材料以及所需沉积的膜层来定。