磁控濺射生成的薄膜厚度的均勻性是成膜性質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，因此有必要研究影響磁控濺射均勻性的因素，以更好的實(shí)現(xiàn)磁控濺射均勻鍍膜。

簡(jiǎn)單的說磁控濺射就是在正交的電磁場(chǎng)中，閉合的磁場(chǎng)束縛電子圍繞靶面做螺線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中不斷撞擊工作氣體氬氣電離出大量的氬離子，氬離子在電場(chǎng)作用下加速轟擊靶材，濺射出呈中性的靶原子（或分子）沉積在基片上成膜。所以要實(shí)現(xiàn)均勻的鍍膜，就需要均勻的濺射出靶原子（或分子），這就要求轟擊靶材的氬離子是均勻的且是均勻的轟擊的。由于氬離子在電場(chǎng)作用下加速轟擊靶材，所以均勻轟擊很大程度上依賴電場(chǎng)的均勻。而氬離子來源于被閉合的磁場(chǎng)束縛的電子在運(yùn)動(dòng)中不斷撞擊的工作氣體氬氣，這就要求磁場(chǎng)均勻和工作氣體氬氣均勻。

但是實(shí)際的磁控濺射裝置中，這些因素都是不均勻的，這就有必要研究他們不均勻?qū)Τ赡ぞ鶆蛐缘挠绊憽?/span>

磁場(chǎng)不均勻的影響

由于實(shí)際的磁控濺射裝置中電場(chǎng)和磁場(chǎng)不是處處均勻的，也不是處處正交的，都是空間的函數(shù)。寫出的三維運(yùn)動(dòng)方程表達(dá)式是不可解的，至少?zèng)]有初等函數(shù)的解。所以磁場(chǎng)的不均勻性對(duì)離子的影響，也即對(duì)成膜不均勻性的影響是難以計(jì)算的，最好的方法就是配合實(shí)驗(yàn)具體分析。圖1是用中頻孿生靶柔性卷繞磁控濺射鍍膜裝置實(shí)驗(yàn)得出的靶磁場(chǎng)均勻性和成膜厚度均勻性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

氣體不均勻性的影響

一般來說氣體不均勻可以由兩種情況產(chǎn)生，一種是送氣不均勻，另一種就是抽氣不均勻。

靶基距、氣壓的影響

靶基距也是影響磁控濺射薄膜厚度均勻性的重要工藝參數(shù)，薄膜厚度均勻性在一定范圍內(nèi)隨著靶基距的增大有提高的趨勢(shì)，濺射工作氣壓也是影響薄膜厚度均勻性重要因素。但是，這種均勻是在小范圍內(nèi)的，因?yàn)樵龃蟀谢喈a(chǎn)生的均勻性是增加靶上的一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基材上的面積產(chǎn)生的，而增加工作氣壓是由于增加粒子散射產(chǎn)生的，顯然，這些因素只能在小面積范圍內(nèi)起作用。

結(jié)論：

磁場(chǎng)的均勻性和工作氣體的均勻性是影響成膜均勻性的主要因素。磁場(chǎng)大的位置膜厚，反之膜薄，靶的長(zhǎng)度方向的磁場(chǎng)分量也會(huì)對(duì)鍍膜厚度均勻性產(chǎn)生影響；氣壓大的位置膜厚，反之膜薄。由于磁場(chǎng)不可能絕對(duì)理想，那么就存在不均勻，而膜層厚度和氣壓的關(guān)系使調(diào)節(jié)氣壓不均勻來補(bǔ)償磁場(chǎng)不均勻成為可能。另外，還可以配合調(diào)整靶基距和工作氣體壓強(qiáng)的方法在一定程度上使膜層均勻。