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磁控濺射靶材的利用率

2021-01-11 09:31:49

磁控濺射靶材的利用率可成為磁控濺射源的工程設計和生產工藝成本核算的一個參數。目前沒有見到對磁控濺射靶材利用率專門或系統研究的報道,而從理論上對磁控濺射靶材利用率近似計算的探討具有實際意義。對于靜態直冷矩形平面靶,即靶材與磁體之間無相對運動且靶材直接與冷卻水接觸的靶, 靶材利用率數據多在20%~30%左右(間冷靶相對要高一些,但其被刻蝕過程與直冷靶相同,不作專門討論),且多為估計值。為了提高靶材利用率,研究出來了不同形式的動態靶,其中以旋轉磁場圓柱靶最著名且在工業上被廣泛應用,據稱這種靶材的利用率可超過70%,但缺少足夠數據或理論證明。常見的磁控濺射靶材從幾何形狀上看有三種類型:矩形平面、圓形平面和圓柱管 


如何提高利用率是真空磁控濺射鍍膜行業的重點,圓柱管靶利用高,但在有些產業是不適用。 

磁控濺射

特點 


利用外加磁場捕捉電子,延長和束縛電子的運動路徑,搞高離化率,增加鍍膜速率。 


1)濺射粒子(主要是原子,還有少量離子等)的平均能量達幾個電子伏,比蒸發粒子的平均動能kT高得多(3000K蒸發時平均動能僅0.26eV),濺射粒子的角分布與入射離子的方向有關。(2)入射離子能量增大(在幾千電子伏范圍內),濺射率(濺射出來的粒子數與入射離子數之比)增大。入射離子能量再增大,濺射率達到極值;能量增大到幾萬電子伏,離子注入效應增強,濺射率下降。(3)入射離子質量增大,濺射率增大。(4)入射離子方向與靶面法線方向的夾角增大,濺射率增大(傾斜入射比垂直入射時濺射率大)。(5)單晶靶由于焦距碰撞(級聯過程中傳遞的動量愈來愈接近原子列方向),在密排方向上發生優先濺射。(6)不同靶材的濺射率很不相同。


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