म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ टेक्नोलोजी द्वारा विभाजित स्पटरिङ लक्ष्य वर्ग

यसलाई DC magnetron sputtering र RF magnetron sputtering मा विभाजन गर्न सकिन्छ।

DC स्पटरिङ विधिले लक्ष्यले आयन बमबारी प्रक्रियाबाट प्राप्त सकारात्मक चार्जलाई यसको नजिकको सम्पर्कमा क्याथोडमा स्थानान्तरण गर्न सक्छ, र त्यसपछि यो विधिले कन्डक्टर डेटा मात्र स्पटर गर्न सक्छ, जुन इन्सुलेशन डेटाको लागि उपयुक्त छैन, किनभने इन्सुलेशन लक्ष्यमा बमबारी गर्दा सतहमा आयन चार्जलाई तटस्थ गर्न सकिँदैन, जसले लक्ष्य सतहमा सम्भाव्यता बढाउनेछ, र लगभग सबै लागू भोल्टेज लक्ष्यमा लागू हुन्छ, त्यसैले आयन प्रवेग र आयनीकरणको सम्भावना बीचमा हुन्छ। दुई ध्रुवहरू कम हुनेछन्, वा ionized गर्न सकिँदैन, यसले निरन्तर डिस्चार्जको विफलता, डिस्चार्ज अवरोध र स्पटरिंग अवरोध पनि निम्त्याउँछ।त्यसकारण, रेडियो फ्रिक्वेन्सी स्पटरिङ (RF) लाई इन्सुलेट गर्ने लक्ष्य वा कमजोर चालकता भएका गैर-धातु लक्ष्यहरूको लागि प्रयोग गरिनुपर्छ।

स्पटरिङ प्रक्रियाले जटिल बिखर्ने प्रक्रियाहरू र विभिन्न ऊर्जा स्थानान्तरण प्रक्रियाहरू समावेश गर्दछ: पहिलो, घटना कणहरू लक्ष्य परमाणुहरूसँग लचिलो रूपमा टकराउँछन्, र घटना कणहरूको गतिज ऊर्जाको अंश लक्षित परमाणुहरूमा प्रसारित हुनेछ।केही लक्षित परमाणुहरूको गतिज ऊर्जा तिनीहरूको वरपरका अन्य परमाणुहरू (धातुहरूको लागि 5-10ev) द्वारा बनाइएको सम्भावित अवरोधलाई नाघ्छ, र त्यसपछि तिनीहरू अफ-साइट परमाणुहरू उत्पादन गर्न जाली जाली जालीबाट बाहिर निकालिन्छन्, र छेउछाउका परमाणुहरूसँग थप दोहोरिने टक्करहरू। , एक टक्कर क्यास्केड को परिणामस्वरूप।जब यो टक्कर क्यास्केड लक्ष्यको सतहमा पुग्छ, यदि लक्ष्यको सतह नजिक परमाणुहरूको गतिज ऊर्जा सतह बाइन्डिङ ऊर्जा (धातुहरूको लागि 1-6ev) भन्दा ठूलो छ भने, यी परमाणुहरू लक्ष्यको सतहबाट अलग हुनेछन्। र वैक्यूम प्रविष्ट गर्नुहोस्।

स्पटरिङ कोटिंग भनेको चार्ज गरिएको कणहरू प्रयोग गरी शून्यमा लक्ष्यको सतहमा बमबारी गर्नको लागि बमबारी गरिएका कणहरूलाई सब्सट्रेटमा जम्मा गर्ने कौशल हो।सामान्यतया, एक कम-दबाव अक्रिय ग्याँस चमक डिस्चार्ज घटना आयनहरू उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिन्छ।क्याथोड लक्ष्य कोटिंग सामग्रीबाट बनेको छ, सब्सट्रेट एनोडको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, 0.1-10pa आर्गन वा अन्य अक्रिय ग्यास भ्याकुम चेम्बरमा प्रस्तुत गरिन्छ, र क्याथोड (लक्ष्य) 1-3kv DC नकारात्मक उच्चको कार्य अन्तर्गत ग्लो डिस्चार्ज हुन्छ। भोल्टेज वा 13.56MHz RF भोल्टेज।आयनाइज्ड आर्गन आयनहरूले लक्ष्यको सतहमा बमबारी गर्छन्, जसले गर्दा लक्ष्य परमाणुहरू स्प्ल्याश हुन्छन् र सब्सट्रेटमा जम्मा भएर पातलो फिल्म बनाउँछन्।वर्तमानमा, त्यहाँ धेरै स्पटरिङ विधिहरू छन्, मुख्यतया माध्यमिक स्पटरिङ, तृतीय वा क्वाटरनरी स्पटरिङ, म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ, लक्ष्य स्पटरिङ, आरएफ स्पटरिङ, बायस स्पटरिङ, असिमेट्रिक कम्युनिकेशन आरएफ स्पटरिङ, आयन बीम स्पटरिङ र प्रतिक्रियात्मक स्पटरिङ।

दशौं इलेक्ट्रोन भोल्ट ऊर्जाको साथ सकारात्मक आयनहरूसँग गतिज ऊर्जा आदानप्रदान गरेपछि स्पटर गरिएका परमाणुहरू छरपस्ट हुन्छन्, स्पटर गरिएका परमाणुहरूमा उच्च ऊर्जा हुन्छ, जुन स्ट्याकिङको क्रममा परमाणुहरूको फैलावट क्षमता सुधार गर्न, स्ट्याकिंग व्यवस्थाको सूक्ष्मता सुधार गर्न र निर्माण गर्न अनुकूल हुन्छ। तयार फिल्म सब्सट्रेट संग बलियो आसंजन छ।

स्पटरिङको समयमा, ग्यास आयनीकृत भएपछि, ग्यास आयनहरू बिजुली क्षेत्रको कार्य अन्तर्गत क्याथोडसँग जोडिएको लक्ष्यमा उड्छन्, र इलेक्ट्रोनहरू ग्राउन्ड भित्ता गुफा र सब्सट्रेटमा उड्छन्।यसरी, कम भोल्टेज र कम दबाव अन्तर्गत, आयनहरूको संख्या सानो छ र लक्ष्यको स्पटरिङ पावर कम छ;उच्च भोल्टेज र उच्च दबावमा, अधिक आयनहरू हुन सक्छ, यद्यपि सब्सट्रेटमा उड्ने इलेक्ट्रोनहरूमा उच्च ऊर्जा हुन्छ, जसले सब्सट्रेटलाई तताउन सजिलो हुन्छ र माध्यमिक स्पटरिङ पनि, फिल्मको गुणस्तरलाई असर गर्छ।थप रूपमा, सब्सट्रेटमा उडान गर्ने प्रक्रियामा लक्षित परमाणुहरू र ग्यास अणुहरू बीचको टक्करको सम्भावना पनि धेरै बढेको छ।तसर्थ, यो सम्पूर्ण गुफामा छरिएको हुनेछ, जसले लक्ष्यलाई बर्बाद मात्र गर्दैन, तर बहु-तह फिल्महरूको तयारीको क्रममा प्रत्येक तहलाई पनि प्रदूषित गर्दछ।

माथिका कमजोरीहरू समाधान गर्न, DC magnetron sputtering प्रविधि 1970s मा विकसित गरिएको थियो।यसले प्रभावकारी रूपमा कम क्याथोड स्पटरिङ दर र इलेक्ट्रोनहरूको कारण सब्सट्रेट तापक्रमको वृद्धिको कमजोरीहरूलाई पार गर्दछ।तसर्थ, यो छिटो र व्यापक रूपमा विकास गरिएको छ।

सिद्धान्त निम्नानुसार छ: म्याग्नेट्रोन स्पटरिङमा, किनभने गतिशील इलेक्ट्रोनहरू चुम्बकीय क्षेत्रमा लोरेन्ट्ज बलको अधीनमा छन्, तिनीहरूको गति कक्षा कठोर वा सर्पिल गति हुनेछ, र तिनीहरूको गति मार्ग लामो हुनेछ।त्यसकारण, काम गर्ने ग्यास अणुहरूसँग टक्करहरूको संख्या बढाइएको छ, ताकि प्लाज्मा घनत्व बढ्यो, र त्यसपछि म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ दर धेरै सुधारिएको छ, र यसले कम स्पटरिङ भोल्टेज र फिल्म प्रदूषणको प्रवृत्ति कम गर्न दबाबमा काम गर्न सक्छ;अर्कोतर्फ, यसले सब्सट्रेटको सतहमा परमाणुको घटनाको ऊर्जालाई पनि सुधार गर्छ, त्यसैले फिल्मको गुणस्तरलाई धेरै हदसम्म सुधार गर्न सकिन्छ।एकै समयमा, जब धेरै टक्करहरू मार्फत ऊर्जा गुमाउने इलेक्ट्रोनहरू एनोडमा पुग्छन्, तिनीहरू कम-ऊर्जा इलेक्ट्रोनहरू हुन्छन्, र त्यसपछि सब्सट्रेट अधिक तताउने छैन।त्यसकारण, म्याग्नेट्रोन स्पटरिङमा "उच्च गति" र "कम तापक्रम" को फाइदाहरू छन्।यस विधिको बेफाइदा यो हो कि इन्सुलेटर फिलिम तयार गर्न सकिँदैन, र म्याग्नेट्रोन इलेक्ट्रोडमा प्रयोग हुने असमान चुम्बकीय क्षेत्रले लक्ष्यको स्पष्ट असमान नक्काशी निम्त्याउँछ, परिणामस्वरूप लक्ष्यको कम उपयोग दर हुन्छ, जुन सामान्यतया 20% - 30 मात्र हुन्छ। %।