Se puede dividir en pulverización catódica con magnetrón de CC y pulverización catódica con magnetrón de RF.
El método de pulverización catódica de CC requiere que el objetivo pueda transferir la carga positiva obtenida del proceso de bombardeo iónico al cátodo en estrecho contacto con él, y luego este método solo puede pulverizar los datos del conductor, lo cual no es adecuado para los datos de aislamiento, porque el La carga de iones en la superficie no se puede neutralizar al bombardear el objetivo de aislamiento, lo que conducirá al aumento del potencial en la superficie del objetivo, y casi todo el voltaje aplicado se aplica al objetivo, por lo que las posibilidades de aceleración e ionización de iones entre los dos polos se reducirá, o incluso no podrá ionizarse, lo que provocará fallas en la descarga continua, incluso interrupción de la descarga e interrupción de la pulverización catódica. Por lo tanto, se debe utilizar pulverización catódica por radiofrecuencia (RF) para objetivos aislantes o objetivos no metálicos con mala conductividad.
El proceso de pulverización catódica implica complejos procesos de dispersión y varios procesos de transferencia de energía: primero, las partículas incidentes chocan elásticamente con los átomos objetivo y parte de la energía cinética de las partículas incidentes se transmitirá a los átomos objetivo. La energía cinética de algunos átomos objetivo excede la barrera potencial formada por otros átomos a su alrededor (5-10 ev para los metales), y luego son eliminados de la red para producir átomos fuera del sitio y colisiones repetidas adicionales con átomos adyacentes. , lo que resulta en una cascada de colisiones. Cuando esta cascada de colisión llega a la superficie del objetivo, si la energía cinética de los átomos cercanos a la superficie del objetivo es mayor que la energía de unión a la superficie (1-6ev para metales), estos átomos se separarán de la superficie del objetivo. y entrar al vacío.
El recubrimiento por pulverización catódica es la habilidad de utilizar partículas cargadas para bombardear la superficie del objetivo en el vacío para hacer que las partículas bombardeadas se acumulen en el sustrato. Normalmente, se utiliza una descarga luminosa de gas inerte a baja presión para generar iones incidentes. El objetivo del cátodo está hecho de materiales de revestimiento, el sustrato se utiliza como ánodo, se introduce argón de 0,1 a 10 pa u otro gas inerte en la cámara de vacío y se produce una descarga luminiscente bajo la acción del cátodo (objetivo) 1-3 kv CC negativo alto Voltaje o voltaje RF de 13,56 MHz. Los iones de argón ionizados bombardean la superficie del objetivo, lo que hace que los átomos del objetivo salpiquen y se acumulen en el sustrato para formar una película delgada. En la actualidad, existen muchos métodos de pulverización catódica, que incluyen principalmente pulverización catódica secundaria, pulverización catódica terciaria o cuaternaria, pulverización catódica con magnetrón, pulverización catódica objetivo, pulverización catódica de RF, pulverización catódica polarizada, pulverización catódica de RF con comunicación asimétrica, pulverización catódica de haz de iones y pulverización catódica reactiva.
Debido a que los átomos pulverizados se salpican después de intercambiar energía cinética con iones positivos con decenas de electronvoltios de energía, los átomos pulverizados tienen alta energía, lo que favorece la mejora de la capacidad de dispersión de los átomos durante el apilamiento, mejora la finura de la disposición del apilamiento y hace que La película preparada tiene una fuerte adherencia con el sustrato.
Durante la pulverización catódica, después de ionizar el gas, los iones del gas vuelan hacia el objetivo conectado al cátodo bajo la acción del campo eléctrico, y los electrones vuelan hacia la cavidad de la pared conectada a tierra y el sustrato. De esta manera, bajo voltaje y presión bajos, la cantidad de iones es pequeña y el poder de pulverización del objetivo es bajo; A alto voltaje y alta presión, aunque pueden aparecer más iones, los electrones que vuelan hacia el sustrato tienen alta energía, lo que facilita el calentamiento del sustrato e incluso la pulverización secundaria, lo que afecta la calidad de la película. Además, la probabilidad de colisión entre los átomos objetivo y las moléculas de gas en el proceso de vuelo hacia el sustrato también aumenta considerablemente. Por lo tanto, se esparcirá por toda la cavidad, lo que no sólo desperdiciará el objetivo, sino que también contaminará cada capa durante la preparación de películas multicapa.
Para resolver las deficiencias anteriores, en la década de 1970 se desarrolló la tecnología de pulverización catódica con magnetrón CC. Supera eficazmente las deficiencias de la baja tasa de pulverización catódica y el aumento de la temperatura del sustrato causado por los electrones. Por lo tanto, se ha desarrollado rápidamente y se utiliza ampliamente.
El principio es el siguiente: en la pulverización catódica con magnetrón, debido a que los electrones en movimiento están sujetos a la fuerza de Lorentz en el campo magnético, su órbita de movimiento será tortuosa o incluso en espiral, y su trayectoria de movimiento se hará más larga. Por lo tanto, aumenta el número de colisiones con las moléculas de gas en funcionamiento, de modo que aumenta la densidad del plasma, y luego la velocidad de pulverización catódica del magnetrón mejora considerablemente y puede funcionar con un voltaje y presión de pulverización más bajos para reducir la tendencia a la contaminación de la película; Por otro lado, también mejora la energía de los átomos que inciden sobre la superficie del sustrato, por lo que se puede mejorar en gran medida la calidad de la película. Al mismo tiempo, cuando los electrones que pierden energía a través de múltiples colisiones llegan al ánodo, se convierten en electrones de baja energía y entonces el sustrato no se sobrecalentará. Por lo tanto, la pulverización catódica con magnetrón tiene las ventajas de "alta velocidad" y "baja temperatura". La desventaja de este método es que no se puede preparar la película aislante y el campo magnético desigual utilizado en el electrodo del magnetrón provocará un grabado desigual evidente del objetivo, lo que dará como resultado una baja tasa de utilización del objetivo, que generalmente es solo del 20 % al 30 %. %.
Hora de publicación: 16 de mayo de 2022