磁控溅射镀膜机的工作原理是什么？

与蒸发镀膜相比，直流三极管溅射有两个缺点：一是溅射沉积速率低；第二，溅射所需气体的工作压力高。这两个缺点的综合作用造成气体分子污染薄膜。因此，磁控溅射镀膜机作为一种沉积速率高、工作气压低的新技术，具有很强的生命力，在薄膜制备过程当中具有积极的作用。让我们先介绍电子气在静态电磁场中的运动。

当均匀磁场为B，电场为零时，电子不受磁场影响，而是沿磁力线作回旋运动。当B和E为均匀场且E与B平行时，电子任意加速，其节距逐渐增大。当电场有一个垂直于B的分量时，电子将沿B*e的方向漂移，并沿运动方向旋转。当B和E均匀且相互垂直时，从静止处移动的电子轨迹为摆线，摆线形成半径R。事实上，从阴极靶发射的电子具有约5ev的初始能量，阴极暗区的电场不是很均匀，所以电子运动轨迹不是严格的摆线。简言之，对于平面阴极，从电子运动到转折点的距离是D，这可以通过公式确定。

现在我们来谈谈磁控溅射镀膜机的工作原理。真空室中的残余气体中有少量初始电子E。在电场E的作用下，它在加速飞向阳极基底的过程当中与氩原子发生碰撞。如果电子有足够的能量，它可以电离一个正离子和一个初级电子。初级电子飞向衬底。在电场E的作用下，正离子加速飞向并轰击阴极靶，溅射靶表层。在溅射粒子中，中性目标原子飞向衬底并沉积在衬底表层形成薄膜，这是其基本原理。

从靶溅射出来的二次电子称为二次电子。在飞向基片的过程当中，由于洛仑兹力的影响，它们会以摆线和螺旋线的复合形式在靶面上作圆周运动。二次电子的运动路径不仅很长，而且受到靶面附近等离子体区电磁场的约束。在该区域电离的大量正离子轰击阴极靶，有效地提高了靶在衬底上的沉积速度。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量下降。当其能量耗尽时，在电场E的作用下最终沉积在衬底上。此时，衬底吸收的电子能量很低，因此衬底的温升很低。磁极轴上的电场与磁场平行，二次电子可以直接飞到衬底上，但此处的粒子密度较低，因此对温升影响不大，因此，磁控溅射镀膜机技术有两个优点：沉积速率高，衬底温升低。

综上所述，磁控溅射镀膜机的基本原理是利用磁场改变电子的运动方向，利用电磁场限制和扩展电子的运动轨迹，从而提高电子对工作气体的电离几率，有效利用电子能量。因此，与直流溅射相比，磁控溅射涂层中正交电磁场对电子的约束作用是两者的根本区别。正是由于这种效应，它才具有低温、高速的特色。