Vanwege zijn superieure prestaties is deze technologie de mainstream-methode voor fysische dampafzetting (PVD) geworden in de moderne coatingindustrie, vooral op het gebied van halfgeleiders, optica en functionele coatings.
Om de kenmerken van magnetronsputteren te begrijpen, is het noodzakelijk om te beginnen met het werkingsprincipe ervan. De introductie van een magnetisch veld is een fundamentele verbetering ten opzichte van traditioneel sputteren.
Sputteren met hoge-snelheid en lage- temperatuur: Bij traditioneel diodesputteren bombarderen secundaire elektronen het substraat direct, wat een snelle temperatuurstijging en een lage afzettingssnelheid veroorzaakt. Magnetronsputteren, door een magnetisch veld te introduceren dat loodrecht staat op het elektrische veld op het doeloppervlak, gebruikt de Lorentz-kracht om elektronen nabij het doeloppervlak te binden, waardoor ze gedwongen worden lange afstanden langs cycloïden of helices te verplaatsen. Dit vergroot de kans op botsingen met gasmoleculen enorm, waardoor plasma met een hoge-dichtheid ontstaat. Hierdoor kunnen de sputteropbrengst en de afzettingssnelheid met een orde van grootte worden verhoogd vergeleken met diodesputteren. Tegelijkertijd raakt de elektronenenergie uitgeput bij meerdere botsingen, wat resulteert in een zeer lage energie wanneer deze uiteindelijk het substraat bereikt, waardoor een evenwicht wordt bereikt tussen "hoge snelheid" en "lage temperatuur".
Superieure filmkwaliteit: De gesputterde doeldeeltjes (meestal neutrale atomen) dragen een hoge energie (in de orde van 10 eV, veel hoger dan de 0,2 eV van de verdamping) en zetten zich af op het substraat, wat bevorderlijk is voor de vorming van fijne en dichte kristalkernen. Daarom is de filmstructuur prima, met weinig gaatjes en een hoge zuiverheid. Tegelijkertijd zorgt het injectie-effect van deeltjes met hoge{4}}energie ervoor dat de film en het substraat een extreem sterke hechting hebben en niet gemakkelijk loskomen.
Brede toepasbaarheid van materialen: Bijna alle materialen (waaronder metalen met een hoog-smeltpunt-, legeringen, halfgeleiders, keramiek, enz.) kunnen worden gebruikt als doelwitten voor sputteren, waardoor het knelpunt van smeltpuntbeperking bij traditionele dampdepositie wordt doorbroken. Het kan ook samengestelde dunne films maken door middel van reactief sputteren (waarbij reactieve gassen zoals zuurstof en stikstof worden geïntroduceerd), of een nauwkeurige controle van de samenstelling van de legeringsfilm bereiken door middel van multi-target co-sputteren.
Uitstekende procesbeheersbaarheid: Door parameters zoals stroomtoevoer, werkgasdruk en gasstroomsnelheid nauwkeurig aan te passen, kunnen de filmdikte, samenstelling en microstructuur met hoge precisie worden geregeld. Het is zeer geschikt voor het vervaardigen van meerlaagse films en dunne films met complexe structuren. Het systeem heeft een hoge stabiliteit en herhaalbaarheid, en kan eenvoudig worden uitgebreid van kleinschalige laboratoriumtoepassingen op kleine- schaal naar grootschalige industriële productie op- schaal (zoals grootschalig- architectonisch gecoat glas en rol- naar- rolcoating). Het is een volwassen en betrouwbare industriële technologie.
Beperkingen: Geen wondermiddel
Ondanks de aanzienlijke voordelen brengt magnetronsputteren ook een aantal inherente uitdagingen met zich mee: Problemen met doelgebruik: als gevolg van de ongelijkmatige verdeling van het magnetische veld vormt zich een ongelijkmatig etscircuit op het doeloppervlak, wat resulteert in een lage benuttingsgraad van traditionele vlakke doelen, slechts 30-40%.
Plasma-instabiliteit: Onder bepaalde procesomstandigheden kan het ontladingsproces onstabiel zijn, vooral voor ferromagnetische doelen of bij reactieve sputterprocessen, waar problemen zoals "boog" kunnen optreden.
Problemen met filmspanning: bombardementen op deeltjes met hoge- energie kunnen ook aanzienlijke interne spanningen veroorzaken in afgezette films, die moeten worden beheerst in specifieke optische of mechanische toepassingen.
Samenvattend liggen de kernkenmerken van de magnetronsputtertechnologie in het vermogen om twee belangrijke doorbraken te bereiken ten opzichte van traditionele sputtertechnieken door middel van opsluiting van magnetische velden: een aanzienlijke toename van de depositiesnelheid en effectieve controle van de stijging van de substraattemperatuur. Het is precies deze combinatie van hoge snelheid en lage temperatuur die het een onvervangbare positie geeft in de hoogwaardige productie.
https://www.tiktok.com/@vacuum.coatingmachine?lang=zh-Hans
Bezoek de website voor meer PVD-coatingmachinevideo's, bedankt.
