Jatkuva magnetronisputterointipäällystystuotantolinja: Edistynyt ohutkalvojen kerrostumistekniikka johtaa alan kehitystä

Jatkuva magnetroni ruiskuttaa pinnoitetuotantolinjaa on edistyksellinen tekniikka, jota käytetään yleisesti materiaalin pintakäsittelyyn ja ohutkalvojen laskeutumiseen. Sen perustyöperiaatteeseen sisältyy ionisäteen liikkumispolun hallinta magneettikentän läpi ruiskuttamisen laskeutumisen saavuttamiseksi matalapaineisessa ympäristössä. Tässä prosessissa argon -ionit kiihdytetään ja pommitetaan kohdepinnalla, ruiskuttaen kohdetomeja, jotka sitten kerrostetaan substraatin pinnalle tasaisen ja tiheän kalvon muodostamiseksi. Magnetronisputterointiprosessissa kriittisin osa on "magneettikentän ohjattava vaikutus". Kohdekatodin pinnalla magneettikenttä syntyy ulkoisella sähkömagneettisella laitteella. Magneettikentän tehtävänä on rajoittaa varautuneita hiukkasia ja saada ne liikkumaan tiettyä suuntausta pitkin kohdekatodin pintaa. Myös nostamalla magneettikentän tiheyttä plasman tiheyttä kasvaa myös huomattavasti. Plasman tiheyden kasvaessa myös energiapitoisuuden tehokkuutta paranee, mikä parantaa argonionien kiihtyvyyden nopeutta ja ruiskuttamisnopeutta. Magneettikentän toiminnassa argonikaasu on innostunut argon -ioneiksi. Nämä argoni -ionit kiihdytetään ja osuvat kohteen pintaan. Tämä törmäys tuottaa sputteroivan vaikutuksen, toisin sanoen argonioonit lyövät atomit kohdemateriaalin pinnalle, aiheuttaen kohdemateriaalin atomit "ruiskuttamisen" ympäröivään ympäristöön ionien tai atomien muodossa. Kohdemateriaalin pinnalla oleva ruiskutettu materiaali ohjataan substraatin pintaan tyhjiöympäristössä. Tämä prosessi saavutetaan ioneilla tai atomeilla kohdemateriaalin ja substraatin välisessä tilassa. Kun nämä ruiskutetut materiaalit lentävät substraatin pintaan, ne alkavat tallettaa ja tarttua substraattiin. Kun ruiskutusprosessi jatkuu, muodostuu vähitellen yhtenäinen kalvokerros. Säätämällä sputterointiaika, kohdemateriaalityyppi ja prosessiparametrit, kalvon materiaalityyppiä, paksuutta, tiheyttä ja tasaisuutta voidaan hallita. Esimerkiksi erilaisten kohdemateriaalien käyttäminen vaikuttaa lopullisen kalvon kemialliseen koostumukseen ja fysikaalisiin ominaisuuksiin. Sputterointiaika vaikuttaa myös suoraan kalvon paksuuteen. Mitä pidempi laskeutumisaika, sitä paksumpi kalvo.
Jatkuvan magnetronisputterointipinnoitustekniikan merkittävä etu on, että se voi sopeutua moniin kohdemateriaaleihin, mukaan lukien metallit, seokset, keraamiset materiaalit jne. Eri kohteet muodostavat erilaisia ​​kalvoja ruiskutusprosessin aikana. Näitä kalvoja voidaan käyttää parantamaan materiaalin fysikaalisia ominaisuuksia, kuten kovuus, kulutuskestävyys, johtavuus, optiset ominaisuudet jne. Esimerkiksi metallikalvot voivat parantaa materiaalien sähköistä ja lämmönjohtavuutta; Keraamiset kalvot voivat parantaa korroosionkestävyyttä ja korkean lämpötilankestävyyttä. Jatkuva magnetronisputterointipäällyste voi myös tuottaa reaktiivisia kalvoja käyttämällä kaasun ja kohteen välistä reaktiota oksidin, nitridin ja muiden kalvojen tuottamiseksi. Tällaisilla kalvoilla on erityisiä etuja tietyissä sovelluksissa, kuten korroosionkestävyys, hapettumiskestävyys, koristeellinen pinnoite ja muut näkökohdat. Verrattuna perinteiseen ruiskutustekniikkaan, jatkuvalla magnetronisputterointipinnoitustekniikalla on merkittäviä etuja, joista yksi on sen korkea hyötysuhde ja alhaiset vauriot. Magneettikentän läsnäolon vuoksi ionien energia on alhainen, kun ne koskettavat substraattia, mikä estää tehokkaasti substraatin korkean energian varautuneiden hiukkasten vaurioita, etenkin materiaaleilla, kuten puolijohdeilla, joilla on erittäin korkeat pinnan laatuvaatimukset. Vahinko on paljon alhaisempi kuin muut perinteiset ruiskutustekniikat. Tämän matalan energian ruiskuttamisen kautta voidaan taata kalvon korkea laatu ja yhdenmukaisuus vähentäen samalla substraattivaurioiden riskiä.
Magnetronielektrodien käytön vuoksi voidaan saada erittäin suuri kohdepommitus -ionivirta, mikä saavuttaa korkean sputteroivan syövytysnopeuden kohdepinnalla, mikä lisää kalvon laskeutumisnopeutta substraatin pinnalla. Matalan energian elektronien ja kaasuatomien välisen törmäyksen suuressa todennäköisyydessä kaasun ionisaatioaste paranee huomattavasti, ja vastaavasti purkauskaasun (tai plasman) impedanssi vähenee huomattavasti. Siksi verrattuna DC-diodin ruiskuttamiseen, vaikka työpaine pienenee 1-10PA: sta 10^-2-10^-1PA: een, ruiskutusjännite pienenee useista tuhansista voltista useisiin satoihin voltteihin ja sputteroiva hyötysuhteen parantaminen ja laskeutumisnopeus on suurenmuutoksen muutos. Kohteeseen käytetyn matalan katodijännitteen vuoksi magneettikenttä rajoittaa plasman katodin lähellä olevaan tilaan tukahduttaen siten substraatin pommitukset korkeaenergialla varautuneilla hiukkasilla. Siksi substraattien, kuten puolijohdelaitteiden, käyttämällä tätä tekniikkaa käyttävien, vaurioiden aste on alhaisempi kuin muut ruiskutusmenetelmät.
Kaikki metallit, seokset ja keraamiset materiaalit voidaan tehdä kohteiksi. DC- tai RF-magnetronisputterointi-, puhdasta metalli- tai seospinnoitteita, joilla on tarkkoja ja vakiosuhteita, voidaan tuottaa, ja metallireaktiiviset kalvot voidaan myös valmistautua vastaamaan erilaisten tarkkuuskalvojen vaatimuksia. Jatkuvaa magnetronisputterointipinnoitustekniikkaa käytetään laajasti elektronisessa tietoteollisuudessa, kuten integroidut piirit, tiedon varastointi, nestekidenäytöt, laservarastot, elektroniset ohjauslaitteet ja muut kentät; Lisäksi tätä tekniikkaa voidaan soveltaa myös lasipinnoitteen kenttään; Sillä on myös tärkeitä sovelluksia teollisuudenaloilla, kuten kulutuskestävällä materiaalilla, korkean lämpötilan korroosionkestävyydellä ja huippuluokan koristetuotteilla. Teknologian jatkuvan kehityksen myötä jatkuva magnetronisputteroiva pinnoitustuotantolinjat osoittavat suuren potentiaalinsa useammalla alalla.