สายการผลิตการเคลือบแบบสปัตเตอร์แม็กเนสตรอนอย่างต่อเนื่อง: เทคโนโลยีการสะสมฟิล์มบางขั้นสูงนำไปสู่การพัฒนาอุตสาหกรรม

สายการผลิตการเคลือบแมกนีตรอนอย่างต่อเนื่อง เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการบำบัดพื้นผิววัสดุและการสะสมฟิล์มบาง ๆ หลักการทำงานพื้นฐานของมันเกี่ยวข้องกับการควบคุมวิถีการเคลื่อนที่ของลำแสงไอออนผ่านสนามแม่เหล็กเพื่อให้ได้การสะสมสปัตเตอร์ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันต่ำ ในกระบวนการนี้อาร์กอนไอออนจะถูกเร่งและถูกทิ้งระเบิดบนพื้นผิวเป้าหมายอะตอมเป้าหมายสปัตเตอร์ซึ่งจะถูกวางไว้บนพื้นผิวของพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์มเครื่องแบบและหนาแน่น ในกระบวนการสปัตเตอร์ Magnetron ส่วนที่สำคัญที่สุดคือ "เอฟเฟกต์แนวทางของสนามแม่เหล็ก" บนพื้นผิวของแคโทดเป้าหมายสนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก บทบาทของสนามแม่เหล็กคือการ จำกัด อนุภาคที่มีประจุและทำให้พวกเขาเคลื่อนที่ไปตามวิถีที่เฉพาะเจาะจงใกล้กับพื้นผิวแคโทดเป้าหมาย ด้วยการเพิ่มความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กความหนาแน่นของพลาสมาก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อความหนาแน่นของพลาสมาเพิ่มขึ้นประสิทธิภาพของความเข้มข้นของพลังงานก็เพิ่มขึ้นเช่นกันดังนั้นจึงเพิ่มความเร็วในการเร่งความเร็วและอัตราการสปัตเตอร์ของอาร์กอนไอออน ภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กแก๊สอาร์กอนตื่นเต้นกับอาร์กอนไอออน ไอออนอาร์กอนเหล่านี้จะถูกเร่งและตีพื้นผิวของเป้าหมาย การชนนี้ก่อให้เกิดเอฟเฟกต์สปัตเตอร์นั่นคืออาร์กอนไอออนเขย่าอะตอมบนพื้นผิวของวัสดุเป้าหมายทำให้อะตอมของวัสดุเป้าหมายเป็น "สปัตเตอร์" ในสภาพแวดล้อมโดยรอบในรูปแบบของไอออนหรืออะตอม วัสดุสปัตเตอร์บนพื้นผิวของวัสดุเป้าหมายถูกชี้นำไปยังพื้นผิวของสารตั้งต้นในสภาพแวดล้อมสูญญากาศ กระบวนการนี้ทำได้โดยไอออนหรืออะตอมในช่องว่างระหว่างวัสดุเป้าหมายและสารตั้งต้น เมื่อวัสดุสปัตเตอร์เหล่านี้บินไปที่พื้นผิวของสารตั้งต้นพวกเขาจะเริ่มฝากและยึดติดกับสารตั้งต้น เมื่อกระบวนการสปัตเตอร์ยังคงดำเนินต่อไปชั้นฟิล์มเครื่องแบบจะค่อยๆเกิดขึ้น ด้วยการปรับเวลาสปัตเตอร์ประเภทวัสดุเป้าหมายและพารามิเตอร์กระบวนการประเภทวัสดุความหนาความหนาแน่นและความสม่ำเสมอของฟิล์มสามารถควบคุมได้ ตัวอย่างเช่นการใช้วัสดุเป้าหมายที่แตกต่างกันจะส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพของฟิล์มสุดท้าย เวลาสปัตเตอร์จะส่งผลโดยตรงต่อความหนาของฟิล์ม ยิ่งเวลาสะสมนานเท่าไหร่ฟิล์มก็ยิ่งหนาขึ้น
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเทคโนโลยีการเคลือบสปัตเตอร์แม็กเนทรอนอย่างต่อเนื่องคือมันสามารถปรับให้เข้ากับวัสดุเป้าหมายที่หลากหลายรวมถึงโลหะโลหะผสมวัสดุเซรามิก ฯลฯ เป้าหมายที่แตกต่างกันจะสร้างภาพยนตร์ที่แตกต่างกันในระหว่างกระบวนการสปัตเตอร์ ฟิล์มเหล่านี้สามารถใช้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุเช่นความแข็งความต้านทานการสึกหรอ, การนำไฟฟ้า, คุณสมบัติทางแสง ฯลฯ ตัวอย่างเช่นฟิล์มโลหะสามารถเพิ่มค่าไฟฟ้าและความร้อนของวัสดุ; ฟิล์มเซรามิกสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานอุณหภูมิสูง การเคลือบสปัตเตอร์แมกนีตรอนอย่างต่อเนื่องยังสามารถผลิตฟิล์มปฏิกิริยาโดยใช้ปฏิกิริยาระหว่างก๊าซและเป้าหมายเพื่อสร้างออกไซด์ไนไตรด์และฟิล์มอื่น ๆ ภาพยนตร์ดังกล่าวมีข้อได้เปรียบพิเศษในการใช้งานบางอย่างเช่นความต้านทานการกัดกร่อนความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันการเคลือบตกแต่งและด้านอื่น ๆ เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีสปัตเตอร์แบบดั้งเดิมเทคโนโลยีการเคลือบแบบสปัตเตอร์แม็กเทนอย่างต่อเนื่องมีข้อได้เปรียบที่สำคัญซึ่งหนึ่งในนั้นคือประสิทธิภาพสูงและความเสียหายต่ำ เนื่องจากการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กพลังงานของไอออนต่ำเมื่อพวกเขาสัมผัสกับสารตั้งต้นซึ่งยับยั้งความเสียหายของอนุภาคที่มีประจุพลังงานสูงอย่างมีประสิทธิภาพไปยังสารตั้งต้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุเช่นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้องการคุณภาพพื้นผิวสูงมาก ความเสียหายนั้นต่ำกว่าเทคโนโลยีสปัตเตอร์แบบดั้งเดิมอื่น ๆ ผ่านการสปัตเตอร์พลังงานต่ำนี้คุณภาพสูงและความสม่ำเสมอของฟิล์มสามารถรับประกันได้ในขณะที่ลดความเสี่ยงของความเสียหายของสารตั้งต้น
เนื่องจากการใช้ขั้วไฟฟ้าของแมกนีตรอนจึงสามารถรับกระแสไอออนเป้าหมายที่มีขนาดใหญ่มากซึ่งสามารถรับอัตราการแกะสลักที่สูงบนพื้นผิวเป้าหมายซึ่งจะเป็นการเพิ่มอัตราการสะสมของฟิล์มบนพื้นผิวพื้นผิว ภายใต้ความน่าจะเป็นสูงของการชนกันระหว่างอิเล็กตรอนพลังงานต่ำและอะตอมก๊าซอัตราการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซได้รับการปรับปรุงอย่างมากและดังนั้นความต้านทานของก๊าซคายประจุ (หรือพลาสมา) จะลดลงอย่างมาก ดังนั้นเมื่อเทียบกับการสปัตเตอร์ DC ไดโอดแม้ว่าแรงดันในการทำงานจะลดลงจาก 1-10pa เป็น 10^-2-10^-1pa แรงดันไฟฟ้าสปัตเตอร์จะลดลงจากหลายพันโวลต์เป็นหลายร้อยโวลต์ เนื่องจากแรงดันแคโทดต่ำที่ใช้กับเป้าหมายสนามแม่เหล็กจึง จำกัด พลาสมาไว้ในพื้นที่ใกล้กับแคโทดดังนั้นจึงยับยั้งการทิ้งระเบิดของสารตั้งต้นด้วยอนุภาคที่มีพลังงานสูง ดังนั้นระดับความเสียหายต่อสารตั้งต้นเช่นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้เทคโนโลยีนี้ต่ำกว่าวิธีการสปัตเตอร์อื่น ๆ
โลหะอัลลอยด์และวัสดุเซรามิกทั้งหมดสามารถทำเป็นเป้าหมายได้ ผ่าน DC หรือ RF Magnetron Sputtering การเคลือบโลหะบริสุทธิ์หรือโลหะผสมที่มีอัตราส่วนที่แม่นยำและคงที่สามารถสร้างขึ้นได้และฟิล์มปฏิกิริยาโลหะสามารถเตรียมพร้อมที่จะตอบสนองความต้องการของฟิล์มที่มีความแม่นยำสูง เทคโนโลยีการเคลือบสปัตเตอร์แม็กเนสตรอนอย่างต่อเนื่องถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์เช่นวงจรรวมการจัดเก็บข้อมูลการแสดงผลคริสตัลเหลวการจัดเก็บเลเซอร์อุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และสาขาอื่น ๆ นอกจากนี้เทคโนโลยีนี้ยังสามารถนำไปใช้กับสาขาการเคลือบแก้ว นอกจากนี้ยังมีการใช้งานที่สำคัญในอุตสาหกรรมเช่นวัสดุที่ทนต่อการสึกหรอความต้านทานการกัดกร่อนอุณหภูมิสูงและผลิตภัณฑ์ตกแต่งระดับสูง ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีสายการผลิตการเคลือบแมกนีตรอนอย่างต่อเนื่องจะแสดงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในสาขามากขึ้น