磁控溅射的方法有很多。这些都有不同的原理和应用对象。但一个共同点是,通过磁场和电场的作用,在目标附近形成螺旋电子,磁控溅射设备提高了与氩碰撞产生离子的可能性。在电场的作用下,这些离子与目标表面碰撞,从而溅射目标。
靶源涂层具有良好的均匀性和平衡性,且涂层均匀,不平衡的靶源涂层与基体结合强度较高。平衡靶材主要用于半导体光学薄膜,而非平衡主要用于装饰膜的磨损。磁控阴极可根据磁场位形大致分为平衡态和非平衡磁控阴极。平衡态磁控阴极内外磁钢磁通基本相同,两极磁线封闭在靶面上,使电子/等离子体能很好地控制靶面,提高碰撞概率,提高离化率,从而在较低的工作气压和电压下产生发光放电,靶材利用率较高。但由于电子主要在磁线上移动,其靶面被封闭,离子轰击的离子越少。磁控溅射设备,即使磁控阴极外磁极磁通比较大,两极磁线在靶面上并未完全封闭,部分磁线可从目标边缘延伸到基片区域,因此,部分电子可沿磁线向基片扩展,提高等离子体密度和气体电离率。
磁性控制靶溅射金属和合金更容易点燃和溅射。因为目标(阴极)、等离子体和溅射部件/真空腔可以形成一个环。但如果溅射在绝缘材料(如陶瓷)上,环就会断裂。为此,人们使用高频电源,在电路中添加强电容,使目标材料在绝缘环中成为电容器。但高频磁性控制溅射电源成本高,溅射率低,接地技术复杂,难以大规模应用。为了解决这个问题,发明了磁性控制反应溅射。本发明使用金属靶向,并添加了氩等反应气体,如氮和氧。当金属目标接触到部分时,能量转化为氮或氧化物。磁控溅射设备反应溅射法看似简单,但难以实现。这种反应不仅发生在零件表面,还发生在阳极、真空腔表面和靶表面,导致灭火、靶源和工件表面弧。
由于能量主要转化为热能,没有足够的冷却和冷却,目标温度高于1000度,所有这些热能(磁性控制、多弧、离子)都需要冷却。