Как работает магнетронная машина для покрытия, чтобы откладывать тонкие пленки на субстраты?

Процесс распыления магнетрона начинается в вакуумной камере, где между целевым материалом и стенкой камеры применяется высокое напряжение. Камера заполнена инертным газом, обычно аргоном, которая используется, потому что она химически инертно и не реагирует с целью или подложкой. Высокое напряжение ионизирует газ, создавая плазму. Плазма состоит из положительно заряженных ионов, свободных электронов и частиц нейтрального газа. Плазма служит средой, посредством которой ионы ускоряются в направлении целевого материала, инициируя процесс распыления.

После установки плазмы ионы в плазме ускоряются в направлении целевого материала. Цель, как правило, представляет собой металлический, сплав или керамика, выбираемый на основе желаемых свойств тонкой пленки, подлежащей осаждению. Когда высокоэнергетические плазменные ионы сталкиваются с целевым материалом, они вытесняют атомы с поверхности цели посредством процесса, называемого распылением. Эти выброшенные атомы - это материал, который образует тонкую пленку на подложке. Процесс распыления высоко контролируется, гарантируя, что только атомы из цели выброшены.

Отличительной особенностью магнетронного распыления является использование магнитного поля, расположенного за целевым материалом. Магнитное поле значительно повышает эффективность процесса распыления. Он ловит электроны вблизи поверхности цели, увеличивая плотность плазмы и способствуя дальнейшей ионизации инертного газа. Это улучшение приводит к более высокой скорости ионной бомбардировки на цель, повышая эффективность распыления и скорость осаждения. Увеличенная плазма также способствует лучшему качеству пленки, поскольку она приводит к более последовательному и контролируемому процессу распыления, сводя к минимуму такие проблемы, как отравление целевым образом или материалы.

Атомы, которые выброшены из целевого материала, проходят через плазму и в конечном итоге приземляются на подложку, которая расположена напротив цели в вакуумной камере. Подложка может быть любым материалом, который требует тонкого покрытия, включая стекло, металл или пластик. По мере того, как атомы распылились достигают субстрата, они начинают конденсироваться и прилипать к поверхности, образуя тонкий пленку. Свойства пленки, такие как толщина, прочность на адгезию и однородность, зависят от таких факторов, как время осаждения, мощность, поставляемое цели, и условия вакуума в камере.

По мере того, как атомы накапливаются на подложке, они начинают соединяться на поверхность, создавая твердую пленку. Пленка вырастает атом по атом, и на ее характеристики могут влиять параметры осаждения, такие как давление газа в камере, температура подложки и мощность, применяемая к цели. Магнитроновое распыление особенно предпочтительнее для производства пленок с высокой однородности, плавностью и низкими показателями дефектов. Качество фильма может быть адаптировано для конкретных применений, таких как достижение высокой твердости, оптической прозрачности или электрической проводимости.

Магнетроно -распылительное покрытие