หมวดหมู่เป้าหมายสปัตเตอร์แบ่งด้วยเทคโนโลยีแมกนีตรอนสปัตเตอร์ริ่ง

สามารถแบ่งออกเป็น DC แมกนีตรอนสปัตเตอร์และ RF แมกนีตรอนสปัตเตอร์

วิธีการสปัตเตอร์ DC ต้องการให้เป้าหมายสามารถถ่ายโอนประจุบวกที่ได้รับจากกระบวนการทิ้งระเบิดไอออนไปยังแคโทดโดยสัมผัสใกล้ชิดกับมัน และจากนั้นวิธีนี้จะทำได้เพียงสปัตเตอร์ข้อมูลตัวนำเท่านั้น ซึ่งไม่เหมาะกับข้อมูลฉนวน เนื่องจาก ประจุไอออนบนพื้นผิวไม่สามารถทำให้เป็นกลางได้เมื่อทำการทิ้งระเบิดเป้าหมายฉนวน ซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของศักยภาพบนพื้นผิวเป้าหมาย และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เกือบทั้งหมดจะถูกนำไปใช้กับเป้าหมาย ดังนั้นโอกาสของการเร่งไอออนและการแตกตัวเป็นไอออนระหว่าง สองขั้วจะลดลงหรือแม้กระทั่งไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ มันนำไปสู่ความล้มเหลวของการคายประจุอย่างต่อเนื่อง แม้กระทั่งการหยุดชะงักของการคายประจุและการหยุดชะงักของการสปัตเตอร์ ดังนั้น จึงต้องใช้การสปัตเตอร์ความถี่วิทยุ (RF) เพื่อเป็นฉนวนเป้าหมายหรือเป้าหมายที่ไม่ใช่โลหะที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ

กระบวนการสปัตเตอร์เกี่ยวข้องกับกระบวนการกระเจิงที่ซับซ้อนและกระบวนการถ่ายโอนพลังงานต่างๆ ประการแรก อนุภาคที่ตกกระทบจะชนกันอย่างยืดหยุ่นกับอะตอมเป้าหมาย และพลังงานจลน์ส่วนหนึ่งของอนุภาคที่ตกกระทบจะถูกส่งไปยังอะตอมเป้าหมาย พลังงานจลน์ของอะตอมเป้าหมายบางอะตอมเกินกว่าสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นจากอะตอมอื่นที่อยู่รอบตัวพวกมัน (5-10ev สำหรับโลหะ) จากนั้นพวกมันก็ถูกกระแทกออกจากโครงตาข่ายขัดแตะเพื่อผลิตอะตอมนอกสถานที่ และการชนซ้ำกับอะตอมที่อยู่ติดกันอีก ทำให้เกิดการชนกันเป็นหย่อมๆ เมื่อการชนกันนี้กระทบถึงพื้นผิวของเป้าหมาย หากพลังงานจลน์ของอะตอมที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวของเป้าหมายมากกว่าพลังงานที่ยึดเหนี่ยวกับพื้นผิว (1-6ev สำหรับโลหะ) อะตอมเหล่านี้จะแยกออกจากพื้นผิวของเป้าหมาย และเข้าสู่สุญญากาศ

การเคลือบสปัตเตอร์ริ่งเป็นทักษะในการใช้อนุภาคที่มีประจุเพื่อถล่มพื้นผิวของเป้าหมายในสุญญากาศ เพื่อทำให้อนุภาคที่ถูกทิ้งระเบิดสะสมอยู่บนพื้นผิว โดยทั่วไปแล้ว การปล่อยก๊าซเฉื่อยความดันต่ำจะใช้เพื่อสร้างไอออนตกกระทบ เป้าหมายแคโทดทำจากวัสดุเคลือบ ใช้พื้นผิวเป็นขั้วบวก อาร์กอน 0.1-10pa หรือก๊าซเฉื่อยอื่น ๆ ถูกนำเข้าไปในห้องสุญญากาศ และการปล่อยแสงเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของแคโทด (เป้าหมาย) 1-3kv DC ลบสูง แรงดันไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า RF 13.56MHz ไอออนของอาร์กอนที่แตกตัวเป็นไอออนจะกระหน่ำโจมตีพื้นผิวของเป้าหมาย ทำให้อะตอมของเป้าหมายกระเด็นและสะสมบนพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์มบาง ๆ ปัจจุบันมีวิธีการสปัตเตอร์หลายวิธี ส่วนใหญ่รวมถึงการสปัตเตอร์ทุติยภูมิ สปัตเตอร์ระดับอุดมศึกษาหรือควอเทอร์นารี สปัตเตอร์แมกนีตรอน สปัตเตอร์เป้าหมาย สปัตเตอร์ RF สปัตเตอร์อคติ การสื่อสารแบบอสมมาตร RF สปัตเตอร์ ลำแสงไอออนสปัตเตอร์ และปฏิกิริยาสปัตเตอร์

เนื่องจากอะตอมสปัตเตอร์กระเด็นออกมาหลังจากการแลกเปลี่ยนพลังงานจลน์กับไอออนบวกกับพลังงานอิเล็กตรอนโวลต์หลายสิบโวลต์ อะตอมสปัตเตอร์จึงมีพลังงานสูง ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงความสามารถในการกระจายตัวของอะตอมในระหว่างการเรียงซ้อน ปรับปรุงความละเอียดของการจัดเรียงซ้อน และทำให้ ฟิล์มที่เตรียมไว้มีการยึดเกาะกับพื้นผิวได้ดี

ในระหว่างการสปัตเตอร์ หลังจากที่ก๊าซถูกแตกตัวเป็นไอออน ไอออนของก๊าซจะลอยไปยังเป้าหมายที่เชื่อมต่อกับแคโทดภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า และอิเล็กตรอนจะบินไปที่ช่องผนังและสารตั้งต้นที่ต่อสายดิน ด้วยวิธีนี้ ภายใต้แรงดันไฟฟ้าต่ำและความดันต่ำ จำนวนไอออนจะมีน้อยและกำลังสปัตเตอร์ของเป้าหมายต่ำ ที่แรงดันไฟฟ้าสูงและแรงดันสูง แม้ว่าไอออนจะเกิดขึ้นได้มากขึ้น แต่อิเล็กตรอนที่บินไปยังซับสเตรตจะมีพลังงานสูง ซึ่งทำให้ความร้อนแก่ซับสเตรตได้ง่ายและแม้แต่การสปัตเตอร์ขั้นที่สอง ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของฟิล์ม นอกจากนี้ความน่าจะเป็นของการชนกันระหว่างอะตอมเป้าหมายและโมเลกุลของก๊าซในกระบวนการบินไปยังสารตั้งต้นก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน ดังนั้นมันจะกระจายไปทั่วทั้งช่อง ซึ่งไม่เพียงแต่จะเสียเป้าหมายเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดมลภาวะในแต่ละชั้นในระหว่างการเตรียมฟิล์มหลายชั้นอีกด้วย

เพื่อที่จะแก้ไขข้อบกพร่องข้างต้น เทคโนโลยี DC magnetron sputtering ได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1970 สามารถเอาชนะข้อบกพร่องของอัตราการสปัตเตอร์แคโทดต่ำและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของสารตั้งต้นที่เกิดจากอิเล็กตรอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วและใช้กันอย่างแพร่หลาย

หลักการมีดังนี้: ในการสปัตเตอร์แมกนีตรอน เนื่องจากอิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่อยู่ภายใต้แรงลอเรนซ์ในสนามแม่เหล็ก วงโคจรการเคลื่อนที่ของพวกมันจะคดเคี้ยวหรือแม้แต่การเคลื่อนที่แบบเกลียว และเส้นทางการเคลื่อนที่ของพวกมันจะยาวขึ้น ดังนั้นจำนวนการชนกับโมเลกุลของก๊าซที่ทำงานจึงเพิ่มขึ้น ดังนั้นความหนาแน่นของพลาสมาจึงเพิ่มขึ้น จากนั้นอัตราการสปัตเตอร์แมกนีตรอนจะดีขึ้นอย่างมาก และสามารถทำงานภายใต้แรงดันไฟฟ้าและความดันสปัตเตอร์ที่ต่ำกว่าเพื่อลดแนวโน้มของมลภาวะของฟิล์ม ในทางกลับกัน ยังช่วยเพิ่มพลังงานของอะตอมที่ตกกระทบบนพื้นผิวของสารตั้งต้นอีกด้วย จึงสามารถปรับปรุงคุณภาพของฟิล์มได้ในระดับดี ในเวลาเดียวกัน เมื่ออิเล็กตรอนที่สูญเสียพลังงานจากการชนหลายครั้งไปถึงขั้วบวก พวกมันจะกลายเป็นอิเล็กตรอนพลังงานต่ำ จากนั้นสารตั้งต้นจะไม่ร้อนเกินไป ดังนั้นแมกนีตรอนสปัตเตอร์ริ่งจึงมีข้อดีคือ "ความเร็วสูง" และ "อุณหภูมิต่ำ" ข้อเสียของวิธีนี้คือไม่สามารถเตรียมฟิล์มฉนวนได้ และสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอที่ใช้ในอิเล็กโทรดแมกนีตรอนจะทำให้การกัดชิ้นงานไม่เท่ากันอย่างเห็นได้ชัด ส่งผลให้อัตราการใช้ชิ้นงานต่ำ ซึ่งโดยทั่วไปมีเพียง 20% - 30 %