Hvad er Magnetron sputtering?
Magnetron-sputtering er en type fysisk dampaflejring, en proces, hvor et målmateriale fordampes og afsættes på et underlag for at skabe en tynd film. Da det bruger magneter til at stabilisere ladningerne, kan magnetron-sputtering udføres ved lavere tryk. Derudover kan denne sputteringsproces skabe nøjagtige og jævnt fordelte tynde film, og det giver mulighed for mere variation i målmaterialet. Magnetron-sputtering bruges ofte til at danne tynde film af metal på forskellige materialer, såsom plastposer, compactdiske (CD'er) og digitale videodiske (DVD'er), og det bruges også ofte i halvlederindustrien.
Generelt begynder en traditionel sputteringsproces i et vakuumkammer med målmaterialet. Argon eller en anden inert gas bringes langsomt ind, hvilket gør det muligt for kammeret at opretholde sit lave tryk. Dernæst introduceres en strøm gennem maskinens strømkilde, der bringer elektroner ind i kammeret, der begynder at bombardere argonatomerne og banke elektronerne i deres ydre elektronskaller. Som et resultat danner argonatomerne positivt ladede kationer, der begynder at bombardere målmaterialet og frigiver små molekyler af det i en spray, der samles på underlaget.
Selvom denne metode generelt er effektiv til at skabe tynde film, bombarderer de frie elektroner i kammeret ikke kun argonatomer, men også overfladen af målmaterialet. Dette kan føre til en stor grad af skade på målmaterialet, inklusive ujævn overfladestruktur og overophedning. Derudover kan traditionel diodesprutning tage lang tid at gennemføre, hvilket åbner endnu flere muligheder for elektronskade på målmaterialet.
Magnetron-sputtering tilbyder højere ioniseringshastigheder og mindre elektronskade på målmaterialet end traditionelle sputteraflejringsteknikker. I denne proces indføres en magnet bag strømkilden for at stabilisere de frie elektroner, beskytte målmaterialet mod elektronkontakt og øge også sandsynligheden for, at elektronerne ioniserer argonatomerne. Magneten skaber et felt, der holder elektronerne tilbageholdt og fanget over målmaterialet, hvor de ikke kan skade det. Da magnetfeltlinierne er buede, udvides banen for elektronerne i kammeret gennem strømmen af argon, hvilket forbedrer ioniseringshastighederne og reducerer tiden, indtil den tynde film er færdig. På denne måde er magnetron-sputtering i stand til at modvirke de oprindelige problemer med tids- og målmaterialeskade, der var sket med traditionel diodesprutning.