Nó có thể được chia thành phún xạ magnetron DC và phún xạ magnetron RF.
Phương pháp phún xạ DC yêu cầu mục tiêu có thể chuyển điện tích dương thu được từ quá trình bắn phá ion sang cực âm tiếp xúc gần với nó, và sau đó phương pháp này chỉ có thể phun ra dữ liệu dây dẫn, không phù hợp với dữ liệu cách điện, bởi vì Điện tích ion trên bề mặt không thể bị trung hòa khi bắn phá mục tiêu cách nhiệt, điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng điện thế trên bề mặt mục tiêu và gần như toàn bộ điện áp đặt vào mục tiêu, do đó, khả năng tăng tốc ion và ion hóa giữa mục tiêu hai cực sẽ là giảm, hoặc thậm chí không thể bị ion hóa, dẫn đến không thể phóng điện liên tục, thậm chí gián đoạn phóng điện và gián đoạn phún xạ. Do đó, phún xạ tần số vô tuyến (RF) phải được sử dụng cho các mục tiêu cách điện hoặc các mục tiêu phi kim loại có độ dẫn điện kém.
Quá trình phún xạ bao gồm các quá trình tán xạ phức tạp và các quá trình truyền năng lượng khác nhau: đầu tiên, các hạt tới va chạm đàn hồi với các nguyên tử mục tiêu và một phần động năng của các hạt tới sẽ được truyền đến các nguyên tử mục tiêu. Động năng của một số nguyên tử mục tiêu vượt quá rào cản tiềm năng được hình thành bởi các nguyên tử khác xung quanh chúng (5-10ev đối với kim loại), và sau đó chúng bị đánh bật ra khỏi mạng tinh thể để tạo ra các nguyên tử ngoài vị trí, và tiếp tục va chạm lặp đi lặp lại với các nguyên tử lân cận , dẫn đến một tầng va chạm. Khi tầng va chạm này chạm tới bề mặt mục tiêu, nếu động năng của các nguyên tử ở gần bề mặt mục tiêu lớn hơn năng lượng liên kết bề mặt (1-6ev đối với kim loại) thì các nguyên tử này sẽ tách ra khỏi bề mặt mục tiêu và đi vào chân không.
Lớp phủ phún xạ là kỹ năng sử dụng các hạt tích điện bắn phá bề mặt mục tiêu trong chân không để làm cho các hạt bị bắn phá tích tụ trên đế. Thông thường, quá trình phóng điện phát sáng khí trơ áp suất thấp được sử dụng để tạo ra các ion tới. Mục tiêu cực âm được làm bằng vật liệu phủ, chất nền được sử dụng làm cực dương, argon 0,1-10pa hoặc khí trơ khác được đưa vào buồng chân không và xảy ra hiện tượng phóng điện phát sáng dưới tác động của cực âm (mục tiêu) âm cao 1-3kv DC điện áp hoặc điện áp RF 13,56 MHz. Các ion argon bị ion hóa bắn phá bề mặt của mục tiêu, khiến các nguyên tử mục tiêu bắn tung tóe và tích tụ trên chất nền tạo thành một màng mỏng. Hiện nay, có nhiều phương pháp phún xạ, chủ yếu bao gồm phún xạ thứ cấp, phún xạ bậc ba hoặc bậc bốn, phún xạ magnetron, phún xạ mục tiêu, phún xạ RF, phún xạ thiên vị, phún xạ RF truyền thông không đối xứng, phún xạ chùm ion và phún xạ phản ứng.
Do các nguyên tử phún xạ bị văng ra sau khi trao đổi động năng với các ion dương có năng lượng hàng chục electron volt nên nguyên tử phún xạ có năng lượng cao, giúp cải thiện khả năng phân tán của các nguyên tử trong quá trình xếp chồng, cải thiện độ mịn của cách sắp xếp xếp chồng và tạo ra màng đã chuẩn bị có độ bám dính cao với chất nền.
Trong quá trình phún xạ, sau khi khí bị ion hóa, các ion khí bay đến mục tiêu nối với cực âm dưới tác dụng của điện trường, còn các electron bay đến khoang tường nối đất và đế. Bằng cách này, dưới điện áp thấp và áp suất thấp, số lượng ion nhỏ và công suất phún xạ của mục tiêu thấp; Ở điện áp cao và áp suất cao, mặc dù có thể xuất hiện nhiều ion hơn nhưng các electron bay tới chất nền có năng lượng cao, dễ làm nóng chất nền và thậm chí phún xạ thứ cấp, ảnh hưởng đến chất lượng màng. Ngoài ra, xác suất va chạm giữa các nguyên tử mục tiêu và phân tử khí trong quá trình bay tới chất nền cũng tăng lên rất nhiều. Do đó, nó sẽ phân tán ra toàn bộ khoang, không chỉ lãng phí mục tiêu mà còn gây ô nhiễm từng lớp trong quá trình chuẩn bị màng nhiều lớp.
Để giải quyết những nhược điểm trên, công nghệ phún xạ magnetron DC được phát triển vào những năm 1970. Nó khắc phục một cách hiệu quả những thiếu sót của tốc độ phún xạ cực âm thấp và sự gia tăng nhiệt độ bề mặt do các điện tử gây ra. Vì vậy nó đã được phát triển nhanh chóng và được sử dụng rộng rãi.
Nguyên lý như sau: trong phún xạ magnetron, do các electron chuyển động chịu tác dụng của lực Lorentz trong từ trường nên quỹ đạo chuyển động của chúng sẽ là chuyển động quanh co hoặc thậm chí là xoắn ốc, và đường chuyển động của chúng sẽ dài hơn. Do đó, số lượng va chạm với các phân tử khí đang hoạt động tăng lên, do đó mật độ plasma tăng lên, và sau đó tốc độ phún xạ magnetron được cải thiện đáng kể, và nó có thể hoạt động dưới điện áp và áp suất phún xạ thấp hơn để giảm xu hướng ô nhiễm màng; Mặt khác, nó cũng cải thiện năng lượng của các nguyên tử tới bề mặt chất nền, do đó chất lượng của màng có thể được cải thiện ở mức độ lớn. Đồng thời, khi các electron bị mất năng lượng do va chạm nhiều lần đến cực dương, chúng trở thành các electron năng lượng thấp và khi đó chất nền sẽ không bị quá nóng. Vì vậy, phún xạ magnetron có ưu điểm là “tốc độ cao” và “nhiệt độ thấp”. Nhược điểm của phương pháp này là không thể chuẩn bị được màng cách điện và từ trường không đồng đều được sử dụng trong điện cực magnetron sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn mục tiêu không đồng đều rõ ràng, dẫn đến tỷ lệ sử dụng mục tiêu thấp, thường chỉ từ 20% - 30 %.
Thời gian đăng: 16-05-2022