Його можна розділити на магнетронне розпилення постійного струму та магнетронне радіочастотне розпилення.
Метод розпилення постійного струму вимагає, щоб мішень могла передавати позитивний заряд, отриманий у процесі іонного бомбардування, на катод у тісному контакті з ним, і тоді цей метод може лише розпилювати дані провідника, що не підходить для даних ізоляції, оскільки іонний заряд на поверхні не може бути нейтралізований під час бомбардування ізоляції мішені, що призведе до збільшення потенціалу на поверхні мішені, і майже вся прикладена напруга прикладається до мішені, тому ймовірність прискорення іонів та іонізація між двома полюсами буде зменшена або навіть не може бути іонізована. Це призводить до відмови безперервного розряду, навіть до переривання розряду та розпилення. Тому для ізоляції мішеней або неметалевих мішеней із поганою провідністю слід використовувати радіочастотне напилення (РЧ).
Процес розпилення включає складні процеси розсіювання та різні процеси передачі енергії: спочатку падаючі частинки пружно стикаються з атомами мішені, і частина кінетичної енергії падаючих частинок буде передана атомам мішені. Кінетична енергія деяких цільових атомів перевищує потенційний бар'єр, утворений іншими атомами навколо них (5-10 ев для металів), а потім вони вибиваються з гратчастої решітки, щоб створити сторонні атоми, і подальші повторні зіткнення з сусідніми атомами , що призводить до каскаду зіткнень. Коли цей каскад зіткнень досягає поверхні мішені, якщо кінетична енергія атомів поблизу поверхні мішені перевищує поверхневу енергію зв’язку (1-6ев для металів), ці атоми відокремляться від поверхні мішені. і введіть вакуум.
Напилення покриття — це навик використання заряджених частинок для бомбардування поверхні мішені у вакуумі, щоб змусити бомбардовані частинки накопичуватися на підкладці. Як правило, тліючий розряд інертного газу низького тиску використовується для генерації падаючих іонів. Катодна мішень виготовляється з покривних матеріалів, підкладка використовується як анод, у вакуумну камеру вводиться аргон 0,1-10Па або інший інертний газ, і тліючий розряд відбувається під дією катода (мішені) 1-3kv DC негативний високий або радіочастотна напруга 13,56 МГц. Іонізовані іони аргону бомбардують поверхню мішені, змушуючи атоми мішені розбризкуватися та накопичуватися на підкладці, утворюючи тонку плівку. В даний час існує багато методів напилення, в основному включаючи вторинне напилення, третинне або четвертинне напилення, магнетронне напилення, цільове напилення, радіочастотне напилення, напилення зміщення, асиметричне радіочастотне напилення, іонно-променеве напилення та реактивне напилення.
Оскільки розпорошені атоми викидаються назовні після обміну кінетичною енергією з позитивними іонами з енергією в десятки електронвольт, розпилені атоми мають високу енергію, що сприяє покращенню дисперсійної здатності атомів під час укладання, покращенню тонкості упорядкування укладання та створенню підготовлена плівка має міцне зчеплення з основою.
Під час розпилення після іонізації газу іони газу летять до мішені, з’єднаної з катодом під дією електричного поля, а електрони летять до заземленої порожнини стінки та підкладки. Таким чином, при низькій напрузі та низькому тиску кількість іонів мала, а потужність розпилення мішені низька; При високій напрузі та високому тиску, хоча може виникнути більше іонів, електрони, що летять до підкладки, мають високу енергію, яка легко нагріває підкладку та навіть вторинне розпилення, що впливає на якість плівки. Крім того, значно підвищується ймовірність зіткнення атомів мішені з молекулами газу в процесі польоту до підкладки. Тому він буде розсіяний по всій порожнині, що призведе не тільки до втрати мішені, але й до забруднення кожного шару під час виготовлення багатошарових плівок.
Щоб усунути вищезазначені недоліки, у 1970-х роках було розроблено технологію магнетронного розпилення постійного струму. Він ефективно усуває недоліки низької швидкості катодного розпилення та підвищення температури підкладки, спричинене електронами. Тому він був швидко розроблений і широко використовувався.
Принцип полягає в наступному: у магнетронному розпиленні, оскільки електрони, що рухаються, піддаються силі Лоренца в магнітному полі, орбіта їхнього руху буде звивистою або навіть спіральною, а шлях руху стане довшим. Таким чином, кількість зіткнень з робочими молекулами газу збільшується, так що щільність плазми збільшується, а потім швидкість магнетронного розпилення значно покращується, і він може працювати за нижчої напруги розпилення та тиску, щоб зменшити тенденцію до забруднення плівки; З іншого боку, це також покращує енергію атомів, що падають на поверхню підкладки, тому якість плівки може бути значно покращена. У той же час, коли електрони, які втрачають енергію через численні зіткнення, досягають анода, вони стають електронами низької енергії, і тоді підкладка не перегріється. Тому магнетронне розпилення має такі переваги, як «висока швидкість» і «низька температура». Недоліком цього методу є те, що ізоляторну плівку неможливо підготувати, а нерівномірне магнітне поле, яке використовується в електроді магнетрона, спричинить очевидне нерівномірне травлення мішені, що призведе до низького коефіцієнта використання мішені, який зазвичай становить лише 20%–30 %.
Час публікації: 16 травня 2022 р