产生等离子体:
在真空环境下,电源输出高电压、高频或脉冲等形式的电能给电极(例如真空室内的蒸发源电极、溅射靶材电极等)。当电极间加上足够高的电压时,气体分子(通常是工艺中特意充入的少量惰性气体,像氩气等)会被电离,电子从气体原子中脱离出来,形成大量的正离子和自由电子,也就是产生了等离子体状态。比如在溅射镀膜中,等离子体中的离子在电场作用下会高速轰击靶材表面。
材料原子的激发与离解(以蒸发镀膜为例):
对于蒸发镀膜电源,它为蒸发源(如电阻蒸发舟、电子束蒸发源等)提供加热功率。当电流通过蒸发源,蒸发源温度迅速升高,使放置在其上的镀膜材料(可以是金属、化合物等各种材料)被加热到熔点进而汽化,材料原子从固态转变为气态,以原子态或小分子团态逸出,进入到真空室内的空间中。 离子轰击与材料沉积(以溅射镀膜为例):
在溅射镀膜时,由电源产生的等离子体中的离子在电场加速下,以较高的能量撞击靶材表面。这种撞击使得靶材表面的原子获得足够的能量而脱离靶材,被溅射出来进入到真空环境中。随后,这些被溅射出来的靶材原子会在真空室内的电场、磁场等作用下,朝着基底(被镀工件)的方向运动,并逐渐沉积在基底表面,最终形成一层均匀的薄膜。
薄膜生长控制:
电源通过精确控制输出的电压、电流、频率(对于脉冲电源等)、功率等参数,可以调节等离子体的密度、离子的能量以及镀膜材料的蒸发或溅射速率等,进而对薄膜的生长速度、厚度、均匀性、致密度等质量指标进行有效控制。例如,提高电源输出功率,在蒸发镀膜中可能会加快镀膜材料的蒸发速度,从而使薄膜生长变快,但同时也需要合理控制以免影响薄膜质量,像造成膜层疏松等问题;在溅射镀膜中,改变电源输出电压能改变离子轰击靶材的能量,影响溅射原子的产额和能量分布,最终影响薄膜的性能和生长情况。