溅射沉积：基于等离子体的薄膜沉积技术，几乎适用于任何材料 —— RF、DC、脉冲 DC 及反应溅射工艺，可搭载于 Angstrom 全系列平台。 磁控溅射是一种基于等离子体的物理气相沉积（PVD）工艺：工作气体电离产生的高能离子被加速轰击待沉积材料的靶材。
磁控溅射是一种基于等离子体的物理气相沉积（PVD）工艺：工作气体电离产生的高能离子被加速轰击待沉积材料的靶材。靶材背后布置的强磁体将等离子体中的电子约束在靶面或其附近，这种磁约束大幅提高了局部等离子体密度，从而提高沉积速率，同时使高能电子远离基片，避免电子轰击对生长薄膜造成损伤。
由于靶材原子是通过动量传递而非熔化蒸发的方式被溅射出来，几乎任何源材料都可以溅射沉积，与其熔点无关；合金和化合物薄膜也能以接近靶材的成分转移到基片上。Angstrom Engineering 提供 RF、DC、脉冲 DC、反应气体、HiPIMS、线性溅射及对靶（低损伤）等多种磁控溅射配置，可搭载于 Nexdep、Amod、EvoVac、Nebula Cluster 和 Box Coater 各平台，并由 Aeres 工艺控制软件统一管理。
- 几乎所有源材料都可以沉积，与熔点无关 —— 溅射通过动量传递将原子轰出靶材，无需熔化和蒸发源材料。
- 合金和化合物薄膜可保持与靶材相近的成分，在整个沉积过程中保持化学计量比。
- 磁场将电子约束在靶面附近，形成高密度等离子体，可在低工作气压下实现更高的沉积速率。
- 高能电子被约束在靶材附近而远离基片，避免电子轰击对敏感薄膜和器件造成损伤。
- 溅射源可根据工艺的几何布局与产能需求任意缩放尺寸，并布置在腔体内的任意位置。
工作原理与工程实现
以下内容整理自 Angstrom Engineering 官方技术资料。
磁控溅射的工作原理
工艺开始时，先将腔体抽至高真空，以尽量降低本底气压并去除潜在污染物。随后通入溅射气体并调节其压强，通常控制在 milliTorr（毫托）量级。溅射气体一般选用氩气或氙气等分子量较大的惰性气体，因为较重的离子能更高效地向靶材传递动量。若需沉积化合物薄膜，还可向腔体中通入氧气或氮气等反应气体。 在位于溅射靶材正后方的阴极与接机箱地的阳极之间施加高电压。从阴极加速飞出的电子与溅射气体原子发生碰撞，碰撞过程中的静电排斥作用将气体原子中的电子剥离，使其电离并维持等离子体。产生的气体正离子被加速轰向带负偏压的靶材，这些高能碰撞将靶材表面的原子溅射出来。被溅射出的原子携带足够的动能穿越腔体，在基片表面凝聚成薄膜。 磁控溅射源的核心特征是靶材背后布置的强永磁体阵列。磁场将二次电子约束在靠近靶面的摆线轨迹上运动，大幅提高了该区域的电离概率和等离子体密度。其结果是在更低的气压下获得更高的溅射速率，同时显著减少电子对基片的轰击。
RF 溅射（射频溅射）
绝缘材料无法使用 DC 电源进行溅射沉积。氧化物、氮化物和陶瓷类材料的 DC 阻抗极大，要在此类靶材上点燃并维持等离子体，所需电压高得不切实际。然而，这些材料的阻抗会随所施加电源频率的变化而改变 —— 这正是 RF 溅射所利用的原理。 通过以射频（通常为 13.56 MHz）输送功率，并经由自动阻抗匹配网络，可将整个电路的总阻抗调节至 50 Ω，该数值适合在典型溅射环境中点燃等离子体，从而实现对绝缘靶材的直接溅射。交变的极性还能避免绝缘靶面持续积累正电荷。 作为获得绝缘薄膜的另一种途径，同样的氧化物和氮化物涂层通常也可以通过金属靶材的反应溅射来制备，且沉积速率一般更高（详见“反应气体溅射”章节）。Angstrom 系统上的 RF 溅射提供多种溅射源配置，并与其工艺控制能力、先进的夹具选件及 Aeres 工艺控制软件完全兼容。
DC 溅射（直流溅射）
DC 磁控溅射是沉积金属、透明导电氧化物（TCO）等导电材料时高效且经济的选择。由于靶材本身承载放电电流，只需一台简单的连续 DC 电源即可，因此这是沉积导电薄膜最具性价比的溅射模式。 铁（Fe）、镍（Ni）、钴（Co）等铁磁性靶材是一类特殊挑战，因为靶材自身会对磁控管的磁场产生分流。Angstrom 的 DC 磁控溅射源通过采用专门选型的磁体配置，可在强磁场条件下产生等离子体，从而兼容此类磁性靶材。 DC 溅射的主要局限在于：仅靠 DC 电源无法沉积不导电的靶材。对于绝缘靶材，必须使用 RF 电源；若要从导电金属靶材沉积绝缘化合物薄膜，则推荐采用脉冲 DC 电源结合反应溅射的方案。
脉冲 DC 溅射
某些溅射工艺极易发生打弧（电弧放电）—— 最典型的情形是在反应气体氛围中溅射金属靶材，以及溅射透明导电氧化物等较高阻抗的材料。在这些情况下，靶材表面会形成一层绝缘层。电荷在该绝缘表面不断积累，最终以电弧的形式骤然释放。电弧过程中蒸发出的材料液滴可能落到基片表面，导致薄膜性能劣化、器件表现下降。 脉冲 DC 供电方式可以解决这一问题。电源以数 kHz 至数百 kHz 的频率施加常规的负溅射偏压，并在负脉冲之间施加正向“反向”偏压，中和并清除靶面已积累的电荷。由于电荷在达到击穿阈值之前即被泄放，打弧现象得以最大限度减少甚至完全消除。所需的反向偏压时长取决于靶材的氧化状态：工艺越接近完全“中毒”状态，所需的反向偏压时间越长。 对于所有反应性 DC 溅射工艺，均推荐采用脉冲 DC 磁控溅射。若需直接溅射块体绝缘靶材，RF 电源仍是合适的替代方案。
反应气体溅射
反应性 DC 溅射沉积是在氧气或氮气等反应气体的受控分压环境中溅射金属靶材，使氧化物、氮化物或氮氧化物等化合物薄膜在沉积过程中直接生成。与直接对氧化物或氮化物靶材进行 RF 溅射相比，反应溅射方案的沉积速率显著更高，并且能够更精确地控制薄膜化学计量比。 该工艺的核心变量是靶材的氧化状态，它随反应气体分压的变化而改变。若反应气体供给不足，靶材基本保持金属态，所得薄膜化学计量比不足，化学成分不达标；若反应气体压强过高，靶材将完全“中毒”—— 表面被化合物层覆盖 —— 沉积速率急剧下降，打弧概率大幅上升。最佳工作点位于纯金属态与完全中毒态之间的过渡区，在该区间内既能保持高沉积速率，又能获得良好的薄膜化学计量比。 反应工艺中的打弧源于靶面形成的薄而不均匀的绝缘性氧化物或氮化物层。电荷在这些绝缘区域积累，最终以电弧形式释放，喷出的液滴可能沉积到基片上，损害薄膜质量。解决方案是采用脉冲 DC 电源：以数 kHz 至数百 kHz 的频率施加负偏压，并在脉冲之间施加正向反向偏压以清除积累的电荷。反向偏压时长需根据靶材氧化状态调节，工艺越接近中毒区，反向时间越长。凡是考虑采用反应溅射工艺的场合，始终推荐配备脉冲 DC 电源。
先进配置、平台与工艺控制
在核心的 RF、DC、脉冲 DC 和反应溅射模式之外，Angstrom Engineering 还提供多种先进的磁控溅射配置。线性溅射源支持更大面积和扫描式镀膜；对靶（低损伤）配置将两个磁控溅射源相对布置、且与基片成直角，使等离子体远离有机器件叠层等敏感基片。对于需要高离化沉积束流的工艺，HiPIMS（高功率脉冲磁控溅射）通过短促而强烈的功率脉冲产生极高密度的等离子体，可制备致密、坚硬、保形性优异的薄膜 —— 详情请参阅 HiPIMS 专题页面。 溅射源可根据具体工艺需求任意缩放尺寸并布置在腔体内的任何位置，多种溅射源配置还可与丰富的夹具选件组合使用。磁控溅射可搭载于 Angstrom 的全部沉积平台，包括 Nexdep、Amod、EvoVac、Nebula Cluster 集群设备以及 Box Coater。所有系统均由 Angstrom Engineering 的先进工艺控制软件 Aeres 统一调度，该软件专为高性能沉积配置了独有的功能与能力。
技术优势
- 几乎所有源材料都可以沉积，与熔点无关 —— 溅射通过动量传递将原子轰出靶材，无需熔化和蒸发源材料。
- 合金和化合物薄膜可保持与靶材相近的成分，在整个沉积过程中保持化学计量比。
- 磁场将电子约束在靶面附近，形成高密度等离子体，可在低工作气压下实现更高的沉积速率。
- 高能电子被约束在靶材附近而远离基片，避免电子轰击对敏感薄膜和器件造成损伤。
- 溅射源可根据工艺的几何布局与产能需求任意缩放尺寸，并布置在腔体内的任意位置。
- 完整的电源模式选择 —— DC、RF（13.56 MHz）、脉冲 DC 和 HiPIMS —— 覆盖导电、绝缘及反应性各类工艺。
- 通过通入氧气或氮气进行反应溅射，可用经济的金属靶材制备氧化物、氮化物和氮氧化物薄膜，沉积速率高于对化合物靶材的 RF 溅射。
- 通过专门选型的磁体配置，可在强磁场中维持等离子体，从而支持铁磁性靶材（Fe、Ni、Co）的溅射。
- 可搭载于 Angstrom 全系列平台（Nexdep、Amod、EvoVac、Nebula Cluster、Box Coater），并配备 Aeres 工艺控制软件与先进夹具选件。
系统与工艺细节
