溅射工艺常用的射频频率通常在 5-30 兆赫之间,其中 13.56 兆赫是最常用的频率。该频率由国际电信联盟《工业、科学和医疗(ISM)仪器无线电管理条例》规范,以避免干扰电信服务。选择 13.56 MHz 频率具有战略意义,因为它的频率足够低,可以让氩离子有足够的时间向目标进行动量传递,这对有效溅射至关重要。在较高频率下,离子的作用会减弱,过程会变得更加以电子为主,类似于电子束蒸发。
在射频溅射中使用 13.56 MHz 频率对沉积绝缘材料尤其有利。与适用于导电材料的直流溅射不同,射频溅射利用射频电源,可以处理具有绝缘特性的材料。与需要较高压力(约 100 mTorr)的直流溅射相比,这种方法可以在较低压力(低于 15 mTorr)下维持惰性气体等离子体。这种较低的压力环境减少了目标材料颗粒与气体离子之间的碰撞,有利于在基底上形成更直接的沉积途径。
射频溅射的机制包括以无线电频率交变电势,以防止电荷在靶材表面堆积。射频电流的每个循环都能有效地清洁靶材表面,逆转在单向持续电流下积累的电荷。这种清洁效果对于保持溅射过程的效率至关重要,特别是对于电荷积累会阻碍沉积过程的绝缘靶。
总之,13.56 MHz 射频频率因其与 ISM 标准的兼容性、处理绝缘材料的有效性以及在较低压力下工作的能力而广泛应用于溅射,从而提高了沉积过程的直接性和效率。
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