磁控濺射儀的核心組成部分包括真空系統(tǒng)、濺射源(靶材)、磁場系統(tǒng)、電源以及控制系統(tǒng)等。其工作原理涉及復(fù)雜的物理過程,在工作時,首先將待鍍基片放置在適當?shù)奈恢?,然后對整個系統(tǒng)進行抽真空處理,以確保在高真空環(huán)境下進行濺射操作。這是因為在高真空環(huán)境中,氣體分子對濺射粒子的散射作用小,有利于獲得高質(zhì)量、均勻的薄膜。
當真空度達到要求后,開啟電源,在靶材和基片之間施加一定的電壓,形成電場。同時,磁場系統(tǒng)產(chǎn)生特定分布的磁場,通常這個磁場與電場方向垂直。在電場的作用下,靶材表面的原子或分子獲得足夠的能量被激發(fā)出來,形成濺射粒子。而磁場的存在則對這些帶電的濺射粒子產(chǎn)生約束作用,使其在靶材表面附近的等離子體區(qū)域做圓周運動或螺旋運動。這種運動增加了濺射粒子與氣體分子的碰撞幾率,從而提高了濺射效率。
磁控濺射儀的校準:
一、濺射參數(shù)校準
1.靶材電流和電壓校準:使用精度較高的電流表和電壓表,對濺射過程中的靶材電流和電壓進行測量,并與儀器顯示值進行對比,如有偏差,可通過調(diào)整測量電路或校準儀器的顯示參數(shù)進行修正。
2.濺射功率校準:通過測量靶材兩端的電壓和電流,計算實際的濺射功率,與設(shè)定功率進行比較,根據(jù)需要進行校準??梢允褂霉β视嫷葘I(yè)測量工具來提高校準的準確性。
3.工作氣體流量校準:采用標準的流量計量裝置,對工作氣體的流量進行校準,確保氣體流量的準確性和穩(wěn)定性。檢查氣體流量控制器的工作狀態(tài),如有故障應(yīng)及時更換或維修。
二、薄膜厚度及均勻性校準
1.厚度校準:利用已知厚度的標準樣品,或者通過其他可靠的薄膜厚度測量方法,如橢偏儀、臺階儀等,對磁控濺射制備的薄膜厚度進行測量,與儀器設(shè)定的濺射時間、功率等參數(shù)所對應(yīng)的理論厚度進行比較,建立準確的厚度 -參數(shù)關(guān)系,從而對儀器進行校準。
2.均勻性校準:在樣品臺上放置多個基底,在不同位置沉積薄膜,然后測量各位置的薄膜厚度,評估薄膜厚度的均勻性。根據(jù)測量結(jié)果,調(diào)整濺射源與樣品臺的距離、角度等參數(shù),以改善薄膜厚度的均勻性。
三、磁場強度及分布校準
1.磁場強度測量:使用高斯計等磁場測量儀器,對磁控濺射儀的磁場強度進行測量,檢查是否符合設(shè)計要求和工藝需要。在不同位置和不同工作模式下進行多次測量,以確保磁場強度的準確性和穩(wěn)定性。
2.磁場分布均勻性檢查:通過測量磁場在靶材表面或濺射區(qū)域的分布情況,評估磁場的均勻性。如發(fā)現(xiàn)磁場分布不均勻,可能會影響濺射效果和薄膜質(zhì)量,需要對磁場產(chǎn)生裝置進行調(diào)整或維修。