Kuinka magnetronisputteroiva pinnoituskone toimii ohuiden kalvojen tallettamiseksi substraateille?

Magnetronin sputterointiprosessi alkaa tyhjiökammiossa, jossa kohderateriaalin ja kammion seinämän väliin levitetään korkea jännite. Kammio on täytetty inertillä kaasulla, tyypillisesti argonilla, jota käytetään, koska se on kemiallisesti inertti eikä reagoi kohteen tai substraatin kanssa. Korkea jännite ionisoi kaasua luomalla plasman. Plasma koostuu positiivisesti varautuneista ioneista, vapaista elektroneista ja neutraaleista kaasuhiukkasista. Plasma toimii väliaineena, jonka kautta ionit kiihdytetään kohti kohdemateriaalia, aloittaen ruiskutusprosessin.

Kun plasma on vakiintunut, plasman ionit kiihtyy kohdemateriaalia kohti. Kohde on yleensä metalli, seos tai keraaminen, joka valitaan tallettavan ohuen kalvon haluttujen ominaisuuksien perusteella. Kun korkean energian plasma-ionit törmäävät kohdemateriaaliin, ne irrottavat atomit kohteen pinnalta prosessin kautta, jota kutsutaan sputtering. Nämä poistetut atomit ovat materiaali, joka muodostaa ohutkalvon substraattiin. Sputterointiprosessi on erittäin hallittu, varmistaen, että vain kohteen atomit poistetaan.

Magnetronisputteroinnin erottuva piirre on kohdemateriaalin taakse sijoitetun magneettikentän käyttö. Magneettikenttä parantaa merkittävästi ruiskutusprosessin tehokkuutta. Se vangitsee elektronit kohdepinnan lähellä, lisäämällä plasman tiheyttä ja edistämällä inertin kaasun edelleen ionisointia. Tämä parannus johtaa suurempaan ionipommitusasteen kohteeseen tavoitteessa, mikä parantaa sputteroiva tehokkuutta ja laskeutumisnopeutta. Tehostettu plasma myötävaikuttaa myös parempaan kalvon laatuun, koska se johtaa johdonmukaisempaan ja hallittuun ruiskutusprosessiin, minimoimalla aiheet, kuten kohdemyrkytys tai aineelliset epäpuhtaudet.

Kohdemateriaalista poistetut atomit kulkevat plasman läpi ja lopulta laskeutuvat substraattiin, joka on sijoitettu vastapäätä tyhjiökammiossa olevaa kohdetta. Substraatti voi olla mikä tahansa materiaali, joka vaatii ohut pinnoite, mukaan lukien lasi, metalli tai muovi. Kun sputteroidut atomit saavuttavat substraatin, ne alkavat tiivistää ja tarttua pintaan muodostaen ohutkalvokerroksen. Kalvon ominaisuudet, kuten paksuus, tarttuvuuslujuus ja tasaisuus, riippuvat tekijöistä, kuten kerrostumisaika, kohdelle toimitettu virta ja kammion tyhjiöolosuhteet.

Kun atomit kerääntyvät substraattiin, ne alkavat sitoutua pintaan luomalla kiinteän kalvon. Kalvo kasvattaa atomia atomilla, ja sen ominaisuuksiin voivat vaikuttaa laskeumaparametrit, kuten kammion kaasun paine, substraatin lämpötila ja kohteeseen käytetty teho. Magnetronisputterointi on erityisen suosittu elokuvien tuottamiselle, jolla on korkea yhtenäisyys, sileys ja alhaiset vika -arvot. Elokuvan laatu voidaan räätälöidä tiettyihin sovelluksiin, kuten korkean kovuuden, optisen läpinäkyvyyden tai sähkönjohtavuuden saavuttamiseen.

Magnetroninen ruiskutuspäällystyskone