直流マグネトロンスパッタリング装置は磁場によって電子を拘束し、プラズマ密度を増強して薄膜を効果的に堆積する実験室設備であり、材料研究、半導体めっきなどの分野に広く応用されている。真空チャンバに不活性ガスを通し、直流高圧を印加して電界を形成し、ガスをイオン化してプラズマを発生させる。ターゲット表面に直交磁場を設置し、ローレンツ力によって電子運動軌跡を拘束し、その経路を延長し、ガスとの衝突確率を増加させ、プラズマ密度とスパッタリング効率を向上させる。高エネルギーイオンがターゲット表面を衝突させ、ターゲット原子をスパッタリングして基材上に堆積させて緻密な薄膜を形成する。この過程は正確に熱を制御し、サンプルのやけどを避ける必要がある。
利点：構造が簡単で、直流電源システムが安定でコストが低く、設備のメンテナンスが簡単である。金属などの良導体ターゲットに対して、スパッタリング速度が高く、工業規模化の生産需要を満たすことができる。その技術は良く、パラメータは制御しやすく、プロセスウィンドウは広く、量産経験は豊富である。
この設備は金属、半導体、酸化物などの薄膜を製造するために用いられ、定期的に真空システム、電源とターゲットを維持し、プロセスの安定性と薄膜の品質を確保する必要がある。
構造構成
真空システム：真空ポンプ、真空チャンバなどから構成され、真空環境を提供し、スパッタ過程が低気圧下で行われることを保証する。
直流電源システム：陰極ターゲットに一定の負電圧を提供し、グロー放電を開始する。
ガス供給システム：ガス貯蔵タンク、質量流量計などを含み、真空チャンバ内にアルゴンガスなどの適量の作動ガスを充填するために用いられる。
ターゲットと基板の取り付けシステム：ターゲットは陰極に取り付けられ、基板は陽極付近のサンプル台に固定され、サンプル台は通常、フィルムの均一性を高めるために加熱、回転することができる。
磁場システム：ターゲット表面に直交磁場を設置し、電子の運動軌跡を拘束し、プラズマ密度を高めるために使用する。
応用分野
装飾めっき膜：時計ケース、眼鏡フレーム、自動車アクセサリーなどの金、銀、クロムなどの金属装飾膜層の製造に使用する。
工具硬質コーティング：TiN、CrNなど硬質金属窒化物薄膜を堆積でき、工具、金型の耐摩耗性と使用寿命を向上させる。
マイクロ電子相互接続線：集積回路中の相互接続線としてアルミニウム、銅などの金属薄膜を製造し、回路信号の伝送を実現するために使用される。
太陽電池バック電極：アルミニウム、銀などの金属バック電極を製造でき、太陽電池の光電変換効率を向上させる。