Magnetronisuihkutekniikka ja ohutkalvomenetelmän kohdesuihkumenetelmä haittaavat videota
Magnetronin sputterointitekniikka ja asennus.
Magnetronisuihkutus on tekniikka ohuiden kalvojen kerrostamiseksi substraatille käyttämällä katodista sputterointikohdetta magnetronipurkausdiodin purkauksen plasmassa ristikkäisissä kentissä. Inertissä kaasuympäristössä tuotettujen metallien ja seosten laskeuma, tyypillisesti argonia.
Kuvaus:
Magnetronin sputterointi – tekniikka ohutkalvojen kerrostamiseksi alustalle käyttämällä katodista sputterointikohdetta sisään plasma magnetronipurkauksen - diodi päästöt ristikkäisillä kentillä. Teknologista laitetta, joka on suunniteltu tämän tekniikan toteuttamiseksi, kutsutaan magnetronisuihkutusjärjestelmiksi tai, lyhyesti, magnetronit.
Metallien ja metallien laskeuma seokset tuotetaan inertissä kaasuympäristössä, tyypillisesti argonia.
Magnetronisumutuksen periaate perustuu muodostumiseen katodirenkaan muotoisen plasman pinnan yläpuolelle elektronien törmäyksessä kaasumolekyylien kanssa (useimmiten argon). Magnetronisumutinlaitteen kohde on ruiskutetun materiaalin lähde. Poistoon muodostuneet positiiviset ionit kiihtyvät kohti katodikohdetta pommittamalla pintaa, koputtamalla materiaalin hiukkasia.
Raskas argonioni (musta pallo) kiihtyy sähkökentässä ja koputtaa materiaalin kohdiatomia (punainen pallo), joka laskeutui alustan pinnalle, muodostuu kalvon pinnalle.
Kohdepinnasta lähtevät hiukkaset kerrostuvat kalvona alustalle, ja hajallaan osittain jäännöskaasumolekyyleille tai kerrostuneen seinämiin tyhjiö kammio.
Ionien törmätessä kohdepintaan tapahtuu kulmamomentin siirtyminen materiaaliin. Tuleva ioni aiheuttaa törmäyskaskadin materiaalissa. Toistuvien törmäysten jälkeen pulssi saavuttaa materiaalin pinnalla olevan atomin, joka irtoaa kohteesta ja laskeutuu alustan pinnalle. Keskimääräisen pudotettujen atomien lukumäärää yhdelle tulleesta argonionista kutsutaan hyötysuhteeksi prosessin, mikä riippuu tulokulmasta, ionin energia ja massa, haihdutetun materiaalin massa ja materiaalissa olevan atomin energia. Kiteisen materiaalin haihdutuksen tapauksessa tehokkuus riippuu myös kideverkon sijainnista.
Argoniputkaavan materiaalin tehokkaaseen ionisaatioon(kohde) asetetaan magneetille. Tuloksena on magneettikentän ympäri pyörivien elektronien emissio linjat ovat lokalisoituja avaruudessa ja törmäävät toistuvasti argoniatomeihin muuttaen ne ioneiksi.
Kohdepinnan pommituksessa ionit syntyvät useilla prosesseilla:
- ioni(katodi) kohdemateriaalin sputterointi,
- sekundaarielektronipäästöt,
desorptiokaasu,
- implantointivirheet
- iskuaalto
- amorfisoituminen.
Magnetronisirutuksen avulla saadaan suuri ionivirrantiheys, ja siten suurnopeusruiskutus suhteellisen pienillä paineilla noin 0.1 PA tai alempi.
Edut:
tällä menetelmällä saaduille pinnoitteille on tunnusomaista korkea tasaisuus, suhteellisen pieni huokoisuus ja korkea tarttuvuus alustaan,
– mahdollisuus levittää monimutkaisen koostumuksen omaavia päällysteitä,
- kyky levittää pinnoitteita suurille alueille,
– suhteellisen halpa kerrostamismenetelmä
- alhainen alustan lämpötila,
– hyvä pinnoitteen tasaisuus,
- hyvä käsittely,
– mahdollisuus levittää useita pinnoitteita yhdessä teknologisessa jaksossa.
Sovellus:
- elektroniikassa: ohutkalvojen kerrostamiseen, puolijohteet, dielektriset, metallit,
- optiikassa: johtavan, heijastava, absorboivat pinnoitteet,
- mekaaninen suunnittelu: käytettävien materiaalien ominaisuuksia parantavien erikoispinnoitteiden levittämiseen,
kevyessä teollisuudessa: metallikankaiden saamiseksi.
