خط تولید پوشش پراکنده مگنترون مداوم: فناوری رسوب فیلم نازک پیشرفته منجر به توسعه صنعت می شود

خط تولید روکش پاشش مگنترون مداوم یک فناوری پیشرفته است که معمولاً برای درمان سطح مواد و رسوب فیلم نازک استفاده می شود. اصل اصلی کار آن شامل کنترل مسیر حرکت پرتو یون از طریق یک میدان مغناطیسی برای دستیابی به رسوب لکه دار در یک محیط کم فشار است. در این فرایند ، یونهای آرگون روی سطح هدف شتاب می گیرند و بمباران می شوند ، اتم های هدف را پاشیده می کنند ، که سپس روی سطح بستر قرار می گیرند تا یک فیلم یکنواخت و متراکم تشکیل دهند. در فرآیند پاشیدن مگنترون ، مهمترین قسمت "اثر هدایت میدان مغناطیسی" است. در سطح کاتد هدف ، یک میدان مغناطیسی توسط یک دستگاه الکترومغناطیسی خارجی تولید می شود. نقش میدان مغناطیسی محدود کردن ذرات بارگذاری شده و حرکت آنها در یک مسیر خاص در نزدیکی سطح کاتد هدف است. با افزایش چگالی میدان مغناطیسی ، چگالی پلاسما نیز تا حد زیادی افزایش می یابد. با افزایش چگالی پلاسما ، راندمان غلظت انرژی نیز بهبود می یابد و از این طریق سرعت شتاب و سرعت لکه دار شدن یون های آرگون را افزایش می دهد. تحت عمل میدان مغناطیسی ، گاز آرگون به یونهای آرگون هیجان زده می شود. این یونهای آرگون شتاب می گیرند و به سطح هدف برخورد می کنند. این برخورد یک اثر لکه دار ایجاد می کند ، یعنی ، یون های آرگون اتمهای موجود در سطح ماده مورد نظر را از بین می برند و باعث می شود اتمهای ماده مورد نظر به شکل یون ها یا اتم ها به محیط اطراف "پاشیده شوند". ماده پاشیده شده روی سطح ماده هدف به سطح بستر در محیط خلاء هدایت می شود. این فرآیند توسط یونها یا اتم ها در فضای بین ماده هدف و بستر حاصل می شود. هنگامی که این مواد پراکنده به سطح بستر پرواز می کنند ، شروع به سپرده گذاری و پایبندی به بستر می کنند. با ادامه روند پاشش ، یک لایه یکنواخت فیلم به تدریج شکل می گیرد. با تنظیم زمان پاشش ، نوع مواد هدف و پارامترهای فرآیند ، نوع مواد ، ضخامت ، چگالی و یکنواختی فیلم قابل کنترل است. به عنوان مثال ، استفاده از مواد هدف مختلف بر ترکیب شیمیایی و خصوصیات فیزیکی فیلم نهایی تأثیر می گذارد. زمان پاشیدن نیز به طور مستقیم بر ضخامت فیلم تأثیر خواهد گذاشت. هرچه زمان رسوب طولانی تر باشد ، فیلم ضخیم تر می شود.
یک مزیت قابل توجه از فناوری پوشش پراکنده مگنترون مداوم این است که می تواند با انواع مواد هدف از جمله فلزات ، آلیاژها ، مواد سرامیکی و غیره سازگار شود. اهداف مختلف در طی فرآیند پاشش فیلم های مختلفی را تشکیل می دهند. از این فیلم ها می توان برای بهبود خصوصیات فیزیکی مواد ، مانند سختی ، مقاومت در برابر سایش ، هدایت ، خصوصیات نوری و غیره استفاده کرد. به عنوان مثال ، فیلم های فلزی می توانند هدایت الکتریکی و حرارتی مواد را تقویت کنند. فیلم های سرامیکی می توانند مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر دمای بالا را بهبود بخشند. پوشش پراکنده مگنترون مداوم همچنین می تواند با استفاده از واکنش بین گاز و هدف برای تولید اکسید ، نیترید و فیلم های دیگر ، فیلم های واکنشی تولید کند. چنین فیلمهایی در کاربردهای خاصی از جمله مقاومت به خوردگی ، مقاومت به اکسیداسیون ، پوشش تزئینی و جنبه های دیگر مزایای ویژه ای دارند. در مقایسه با فناوری سنتی پاشیدن ، فناوری پوشش پراکنده مگنترون مداوم دارای مزایای قابل توجهی است که یکی از آنها راندمان بالا و آسیب کم آن است. با توجه به وجود میدان مغناطیسی ، انرژی یون ها هنگام تماس با بستر کم است ، که به طور موثری آسیب ذرات با انرژی بالا را به بستر مهار می کند ، به خصوص برای موادی مانند نیمه هادی که نیاز به کیفیت سطح بسیار بالایی دارند. این آسیب بسیار پایین تر از سایر فن آوری های سنتی لکه دار است. از طریق این لکه دار کم انرژی ، می توان با کیفیت بالا و یکنواختی فیلم تضمین شد ، در حالی که خطر آسیب بستر را کاهش می دهد.
با توجه به استفاده از الکترودهای مگنترون ، می توان یک جریان یون بمباران هدف بسیار بزرگ را بدست آورد ، در نتیجه دستیابی به یک سرعت زیاد لکه دار شدن بر روی سطح هدف را بدست می آورد و از این طریق میزان رسوب فیلم را روی سطح بستر افزایش می دهد. با احتمال زیاد برخورد بین الکترونهای کم انرژی و اتم های گاز ، میزان یونیزاسیون گاز بسیار بهبود می یابد و بر این اساس ، امپدانس گاز تخلیه (یا پلاسما) بسیار کاهش می یابد. بنابراین ، در مقایسه با لکه دار شدن دیود DC ، حتی اگر فشار کار از 1-10pa به 10^-2-10^-1PA کاهش یابد ، ولتاژ لکه دار از چند هزار ولت به چند صد ولت کاهش می یابد ، و بهبود راندمان لکه دار و میزان رسوب یک ترتیب تغییر است. با توجه به ولتاژ کم کاتد که به هدف اعمال می شود ، میدان مغناطیسی پلاسما را به فضای نزدیک کاتد محدود می کند و از این طریق بمباران بستر را توسط ذرات با انرژی بالا سرکوب می کند. بنابراین ، میزان آسیب به بسترهایی مانند دستگاه های نیمه هادی با استفاده از این فناوری پایین تر از سایر روش های لکه دار است.
تمام فلزات ، آلیاژها و مواد سرامیکی را می توان به اهداف تبدیل کرد. از طریق DC یا RF Magnetron Sputtering ، پوشش های فلزی خالص یا آلیاژ با نسبت های دقیق و ثابت می توان تولید کرد و فیلم های واکنشی فلزی نیز می توانند برای برآورده کردن الزامات فیلم های مختلف با دقت بالا آماده شوند. فناوری پوشش پراکنده مگنترون مداوم به طور گسترده در صنعت اطلاعات الکترونیکی مانند مدارهای یکپارچه ، ذخیره اطلاعات ، نمایشگرهای کریستال مایع ، ذخیره لیزر ، تجهیزات کنترل الکترونیکی و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این ، این فناوری همچنین می تواند در زمینه پوشش شیشه ای اعمال شود. این برنامه همچنین در صنایعی مانند مواد مقاوم در برابر سایش ، مقاومت در برابر خوردگی با دمای بالا و محصولات تزئینی با سطح بالا کاربردهای مهمی دارد. با توسعه مداوم فناوری ، خطوط تولید پوشش پراکنده مگنترون مداوم پتانسیل عالی خود را در زمینه های بیشتر نشان می دهد .