A causa del seu rendiment superior, aquesta tecnologia s'ha convertit en el mètode de deposició física de vapor (PVD) principal a la indústria moderna de recobriments, especialment en els camps dels semiconductors, l'òptica i els recobriments funcionals.
Per entendre les característiques de la pulverització de magnetrons, cal començar pel seu principi de funcionament. La introducció d'un camp magnètic és una millora fonamental respecte a la pulverització catòdica tradicional.
Sputtering d'alta-velocitat i baixa-temperatura: en la polsatria tradicional de díodes, els electrons secundaris bombardegen directament el substrat, provocant un ràpid augment de la temperatura i una baixa taxa de deposició. La pulverització de magnetrons, mitjançant la introducció d'un camp magnètic ortogonal al camp elèctric a la superfície objectiu, utilitza la força de Lorentz per unir electrons a prop de la superfície objectiu, obligant-los a moure's llargues distàncies al llarg de cicloides o hèlixs. Això augmenta molt la probabilitat de col·lisions amb molècules de gas, generant plasma d'alta-densitat. Això permet augmentar el rendiment i la taxa de deposició de la catòdica catòdica en un ordre de magnitud en comparació amb la catòfora de díodes. Simultàniament, l'energia de l'electró s'esgota en múltiples col·lisions, donant lloc a una energia molt baixa quan finalment arriba al substrat, aconseguint un equilibri entre "alta velocitat" i "baixa temperatura".
Qualitat de pel·lícula superior: les partícules diana polveritzades (la majoria àtoms neutres) porten una gran energia (de l'ordre de 10 eV, que superen amb escreix els 0,2 eV d'evaporació) i es dipositen al substrat, la qual cosa afavoreix la formació de nuclis de cristall fins i densos. Per tant, l'estructura de la pel·lícula és bona, amb pocs forats i alta puresa. Al mateix temps, l'efecte d'injecció provocat per partícules d'alta-energia fa que la pel·lícula i el substrat tinguin una adherència extremadament forta i no siguin fàcils de caure.
Àmplia aplicabilitat dels materials: gairebé tots els materials (inclosos els metalls de punt de fusió elevat--, aliatges, semiconductors, ceràmiques, etc.) es poden convertir en objectius per a la polsadora, trencant el coll d'ampolla de la limitació del punt de fusió en la deposició de vapor tradicional. També pot preparar pel·lícules primes compostes mitjançant sputtering reactiu (introduint gasos reactius com l'oxigen i el nitrogen) o aconseguir un control precís de la composició de la pel·lícula d'aliatge mitjançant sputtering multi{-co-objectiu.
Excel·lent controlabilitat del procés: ajustant amb precisió paràmetres com ara l'alimentació, la pressió del gas de treball i el cabal de gas, el gruix de la pel·lícula, la composició i la microestructura es poden controlar amb alta precisió. És molt adequat per preparar pel·lícules multicapa i pel·lícules primes amb estructures complexes. El sistema té una gran estabilitat i repetibilitat, i es pot expandir fàcilment des d'aplicacions de laboratori a petita-escala fins a la producció industrial a gran-escala (com ara el vidre recobert arquitectònic de gran-àrea i el recobriment de bobina-a-). És una tecnologia industrial madura i fiable.
Limitacions: No és una panacea
Malgrat els seus avantatges significatius, la polverització de magnetrons també presenta alguns reptes inherents: Problemes d'utilització de l'objectiu: a causa de la distribució desigual del camp magnètic, es forma un "hipòdrom" de gravat desigual a la superfície de l'objectiu, donant lloc a una baixa taxa d'utilització dels objectius planars tradicionals, només del 30-40%.
Inestabilitat del plasma: en determinades condicions de procés, el procés de descàrrega pot ser inestable, especialment per a objectius ferromagnètics o en processos de pulverització reactiva, on es poden produir problemes com ara "arc".
Problemes d'estrès de pel·lícules: el bombardeig de partícules d'alta-energia també pot provocar una tensió interna important a les pel·lícules dipositades, que s'ha de controlar en aplicacions òptiques o mecàniques específiques.
En resum, les característiques bàsiques de la tecnologia de sputtering de magnetron rau en la seva capacitat d'aconseguir dos grans avenços respecte a les tècniques tradicionals de sputtering mitjançant el confinament del camp magnètic: un augment significatiu de la taxa de deposició i un control efectiu de l'augment de la temperatura del substrat. És precisament aquesta combinació d'alta velocitat i baixa temperatura la que li dóna una posició insubstituïble en la fabricació-de gamma alta.
https://www.tiktok.com/@vacuum.coatingmachine?lang=zh-Hans
Més vídeos de màquines de recobriment PVD, visiteu el lloc web, gràcies.
