Jak pracuje magnetron rozprašovací stroj pro vložení tenkých filmů na substráty?

Proces magnetronu rozprašování začíná ve vakuové komoře, kde se mezi cílovým materiálem a stěnou komory aplikuje vysoké napětí. Komora je naplněna inertním plynem, obvykle argonem, který se používá, protože je chemicky inertní a nereaguje s cílem nebo substrátem. Vysoké napětí ionizuje plyn a vytváří plazmu. Plazma se skládá z pozitivně nabitých iontů, volných elektronů a neutrálních plynových částic. Plazma slouží jako médium, skrz které se ionty zrychlují směrem k cílovému materiálu, čímž se iniciuje proces rozprašování.

Po stanovení plazmy se ionty v plazmě zrychlí směrem k cílovému materiálu. Cílem je obvykle kovová, slitina nebo keramika, zvolená na základě požadovaných vlastností tenkého filmu, které mají být uloženy. Když se ionty plazmy s vysokou energií srazí s cílovým materiálem, uvolní atomy z povrchu cíle procesem zvaným rozprašováním. Tyto vypuštěné atomy jsou materiál, který vytvoří tenký film na substrátu. Proces rozprašování je vysoce kontrolovaný, což zajišťuje, že se vyhodí pouze atomy z cíle.

Rozlišovací rys rozprašování magnetronu je použití magnetického pole umístěného za cílovým materiálem. Magnetické pole významně zvyšuje účinnost procesu rozprašování. Zachytí elektrony poblíž cílového povrchu, zvyšuje hustotu plazmy a podporuje další ionizaci inertního plynu. Toto vylepšení vede k vyšší míře bombardování iontů na cíli, což zlepšuje účinnost rozprašování a rychlost depozice. Intenzifikovaná plazma také přispívá k lepší kvalitě filmu, protože má za následek konzistentnější a kontrolovanější proces nápravy, což minimalizuje problémy, jako je otrava cílem nebo nečistoty materiálu.

Atomy, které jsou vypuštěny z cílového materiálu, procházejí plazmou a nakonec přistávají na substrátu, který je umístěn proti cíli ve vakuové komoře. Substrátem může být jakýkoli materiál, který vyžaduje tenký povlak, včetně skla, kovu nebo plastu. Když rozprašované atomy dosáhnou substrátu, začnou kondenzovat a přidržet se na povrch a vytvářejí tenkou vrstvu. Vlastnosti filmu, jako je tloušťka, síla adheze a uniformita, závisí na faktorech, jako je doba depozice, energie dodávaná cíli a vakuové podmínky v komoře.

Jak se atomy hromadí na substrátu, začnou se spojit na povrch a vytvářejí pevný film. Film roste atom atom atom a jeho vlastnosti mohou být ovlivněny depozičními parametry, jako je tlak plynu v komoře, teplota substrátu a výkon aplikovaný na cíl. Magnetron rozprašování je zvláště upřednostňováno pro produkci filmů s vysokou uniformitou, hladkostí a nízkou mírou defektů. Kvalita filmu může být přizpůsobena pro konkrétní aplikace, jako je dosažení vysoké tvrdosti, optická transparentnost nebo elektrická vodivost.

Magnetron rozprašovací potahovací stroj