Разработка и приложение на Магнетрон Sputtering покритие технологии

Разработване и приложение на технология за покритие от магнетрон

През последните години с развитието на нови материали, особено разработването и прилагането на тънкослойни материали, бързото развитие на технологията за отлагане на разпрашване изигра незаменима роля в областта на научните изследвания и промишленото производство. Тази статия главно въвежда процеса и развитието на технологията за нанасяне на нанасяне на разпрашване, характеристиките на различни основни магнитонови технологии за покритие чрез разпръскване и въвежда основното приложение на технологията за разпрашаване на магнетрон в различни области.

Процесът на нанасяне на покритие чрез разпрашаване е главно да се направят целевите материали в тънки слоеве, които са фиксирани върху катода на системата за отлагане на разпрашване, и субстрата от тънки филми, които се депозират, се поставя върху анода на противоположната целева повърхност. се изпомпва във висок вакуум и се запълва с аргон и т.н. Наличието на високо налягане между катод и анод се осъществява между анода и катода с ниско налягане. В плазмата, генерирана чрез изхвърляне, аргон-положителните йони се придвижват към катода под действието на електрическото поле и се сблъскват с целевата повърхност. Целевите атоми, излъчвани от целевата повърхност след сблъсък, се наричат атоми за разпрашаване. Енергията на атомите за разпръскване обикновено е в диапазона от един до десетки електроволти. Прилагането на покритие е да се използват аргонови положителни йони, генерирани от ниско налягане, за да се бомбардират катодни цели при висока скорост под действието на електрическото поле. Частиците като атоми или молекули в целта се разпръскват и се отлагат върху повърхността на субстрата или обработвания детайл, за да се образува необходимия филмов слой. Въпреки това, процесът на отлагане на разпрашване на разпрашва частици с много ниска енергия, което води до ниска скорост на филмиране.

Технологията за разпръскване на магнетрон е да подобри скоростта на формоване на филма на основата на разпрашващо покритие, създаване и перпендикулярно магнитно поле на електричното поле в повърхността на целта, степен на йонизация на аргон с 0.5% увеличение от 0.3% до 5% 6%. може да реши проблема с разпрашването покритие на нивото на отлагане е ниска, един от основните методи са прецизна индустрия покритие. Magnetron разпръскващи катодни материали могат да бъдат приготвени от широк спектър от материали, всички метали, сплави и керамика могат да се приготвят в цели. Магнетронното покритие е подходящо за масово и високоефективно промишлено производство благодарение на бързата скорост на отлагане и компактния филм и добра адхезия към субстрата под въздействието на вертикалното магнитно поле и електричното поле.

1. Процесът на магнетронно разпрашване

В процеса на разпрашване с магнетрон, специфичният процес има голямо влияние върху ефективността на филма, а основният процес е както следва:

л) почистване на основата, основно чрез почистване с пара с изопропилов алкохол, последвано от бързо изсушаване след накисване на субстрата с етанол и ацетон, за да се отстрани масло от повърхността;

(2) вакуум. Вакуумът трябва да се контролира над 2 * ^10-4 Ра, за да се осигури чистотата на филма;

(3) отопление, за да се премахне повърхностната субстанция влага, да се подобри адхезионната здравина на филма и субстрата, трябва да се подгрява субстрат, температурата обикновено избират между 150 ℃ ~ 150 ℃ ;

(4) частично налягане на аргон, обикновено в диапазона от 0.01 lPa, за да се отговори на условията на налягане на излъчване;

(5) пресмятане. Пресмятането е за отстраняване на оксидния филм върху повърхността на целевия материал чрез йонно бомбардиране, за да не се повлияе качеството на филма.

(6) разпрашване. Положителните йони, образувани чрез йонизирано аргон, могат под действието на ортогонално магнитно поле и електрическо поле да бомбардират целевия материал с висока скорост, като правят целевите частици, излъчвани от разпрашване, да достигнат до повърхността на субстрата и да се отложат във филм.

(7) по време на отгряване, коефициентът на термично разширение на филма и субстрата е различен и силата на свързване е малка. Общата дифузия на филма и атомите на субстрата по време на отгряване може ефективно да подобри адхезията.

2. Разработване на технология за покритие от магнетрон

През последните години разработването на магнетронна технология за разпръскване е много бързо. Типичните методи включват балансирано магнетроново разпрашване, реактивно магнетроново разпрашване, средночестотно магнетроново разпрашване и високоенергийно импулсно магнетроново разпрашване.

Балансирано магнетроново разпрашване: най-традиционната техника на магнетронно разпрашване включва поставянето на постоянен магнит или електромагнитна намотка зад целта, което образува магнитно поле, перпендикулярно на посоката на електрическото поле върху повърхността на целта. При йонизация на аргонов газ под високо налягане в плазма, Ar + йон от материала за натрупване на аерозолен ускорител катод, вторичните електрони са разпръскващи целеви материали и електрони в ролята на перпендикулярно електрическо поле и магнитно поле, свързани към катода, близо до повърхността на целевия материал увеличава риска от сблъсък между електрона и газа, което повишава скоростта на йонизация на аргон, което прави аргоновият газ също така да поддържа изхвърлянето под ниски газове, като по този начин магнетронното разпрашване намалява налягането на гасенето, ефективността на разпрашването и скоростта на отлагане. Има обаче някои недостатъци на конвенционалното магнетроново разпрашване. Например както електроните, генерирани от разряд с ниско налягане, така и вторите електрони, излъчвани от целевата повърхност, са свързани с площта около целевата повърхност от около 60 мм, така че обработваемото изделие да може да бъде поставено само в диапазона от 50 мм и 100 мм mm върху целевата повърхност. Такава малка гама от покрития ограничава размера на детайла, който трябва да се покрие.

Реактивно магнетроново разпрашване: с развитието на повърхностното инженерство, все повече и повече се използват различни видове тънкослойни композиции. Съединените филми могат да се приготвят чрез разпрашване върху цели, направени от съставни материали директно или от реактивни газове, когато се промива върху метални или сплавни цели. Последното се нарича реактивно магнетроново разпрашване. По принцип е по-лесно да се получат висококачествени композитни филми, като се използват чист метал като реакция на прицел и газ.

Магнитронен разпрашване с матрична честота: този метод на нанасяне на покритие променя магнитронното разпръскване на електроенергия от конвенционално DC към средночестотно захранващо захранване. В процеса на разпрашаване, когато напрежението, приложено от системата, е в отрицателния полукръг на променлив ток, се бомбардира и разпръсква с положителни йони, докато в положителния полукръг повърхността на целевия материал се бомбардира и разпръсква с електрони в плазмата и същевременно натрупаните положителни заряди на повърхността на целевия материал се неутрализират а честотата на магнитронния разпрашващ източник обикновено е между 10 и 80 kHz, честотата е висока, времето за ускоряване на положителните йони е кратко, енергията е ниска при удряне на целта и разпрашването степента на отлагане спада съответно. Средната честотна магнетронна система за разпрашване обикновено има две цели, които периодично се редуват периодично като катод и анод .От друга страна, той също елиминира ярко-поразителното явление.

Високоенергийно импулсно магнетроново разпръскване: за първи път след като шведските учени използваха високоенергиен импулс като режим на захранване с магнетрон и разлагането на тънък слой Cu, HPPMS, тъй като с високата си степен на йонизация на метали увеличаваше вниманието през последните години, магнитонова технология за разпрашване е използването на висока импулсна пикова мощност и ниски импулсни съотношения, които предизвикват висока скорост на разпръскване на йонизация на магнетрон, поради краткото времетраене на импулса, средната мощност не е висока, този катод не се прегрява и увеличава целевите изисквания за охлаждане.Техната пикова мощност е 100 пъти по-голяма от тази на обикновеното магнетроново разпрашване, което е около 1000-3000w / cm2. Плазмената плътност може да бъде до 1018 м-3 порядък. Скоростта на йонизация на разпрашващия материал е много висока, а целта за разпрашване с Cu може да бъде до 70%.

3. Приложение на магнетронно покритие технология покритие

Технологията за нанасяне на покритие Magnetron се използва главно за отлагане на метални или комбинирани тънки слоеве от пластмаси, керамика, стъкло, силиций и други продукти, за да се получат ярки, красиви и икономични продукти за повърхностна метализация от пластмаси и керамика. Филмовата технология за декорация, лампи, мебели, играчки, изкуства и занаяти, декорация и други живи полета обикновено използва метода на магнетровото разпрашване, който се прилага и в индустриалните области на военния защитен филм, оптичния продукт, магнитното записващо средство, , водоустойчив и проницаем филм, устойчив на износване филм, устойчивост на ръжда и устойчивост на корозия.

Magnetron Sputtering не се прилага само в научните изследвания и индустриалните области, но също така се разпростира до много ежедневни доставки, използвани главно при подготовката на трудни тънки филми чрез химическо изпаряване на пари. Технологията за разпрашване на магнитони се използва от много години за приготвянето на електронни опаковки и оптични тънки филми, особено технологията за нееквивалентно магнитоново разпрашаване с междинна честота е приложена и в оптични тънки филми и прозрачно проводящо стъкло. Понастоящем широко се използва прозрачно проводимо стъкло, като телевизионни дисплейни устройства за компютърни панели, електромагнитни микровълнови и радиочестотни екраниращи устройства и устройства, слънчеви клетки и т.н. В допълнение, технологията за покритие с магнитоново покритие играе важна роля в оптичната памет. Освен това, тази технология се използва широко в повърхностни функционални филми, самосмазващи филми, ултра-твърди филми и така нататък.

В допълнение към упоменатите по-горе полета, които са широко използвани, технологията за нанасяне на покритие от магнетрон също играе важна роля в изследванията на високи температури, свръхпроводящи тънки филми, гигантски магниторезисни тънки филми, тънкослойни фероелектрически филми, тънки луминесцентни филми, филми и слънчеви клетки.

4. Заключение

Технологията за нанасяне на магнитно покритие се превърна в една от основните техники за подготовка на тънки филми поради забележителните им предимства. Неравновесното магнетроново разпрашване подобрява разпределението на плазмата и качеството на филма. Разработването на технология за средночестотно покритие на покритието ефективно преодолява явлението, предизвикано от дъга в реактивния процес на разпрашаване, намалява структурните дефекти на филма и значително увеличава скоростта на отлагане на филма. Технологията за високоскоростно разпрашване и високоенергийно импулсно магнитоново разпръскване открива ново изследователско поле за разпрашващи филми. В бъдещите проучвания, нова технология за разпръскване в областта на живота, комбинацията от магнетронна технология за отлагане на разпрашване и компютъра ще стане гореща изследователска тема, използвайки компютърната симулация на покритието, когато магнитното поле, електрическото поле, температурното поле, и разпределението на плазмата, ще предложи технология за нанасяне на разпрашващи покрития за развитието на разширяването на огромното пространство, ще насърчи магнетронното покритие на технологията за нанасяне на покритие върху трансформацията на промишлени и живи полета.