Wat is DC Magnetron-sputteren?
DC magnetron sputteren is een van de verschillende soorten sputteren, wat een methode is voor fysische dampafzetting van dunne films van het ene materiaal op een ander materiaal. De meest gebruikte sputterdepositiemethoden die in 2011 worden gebruikt, zijn sputtering met ionenstralen, sputteren met diodes en sputteren met DC-magnetron. Sputteren heeft een breed scala aan wetenschappelijke en industriële toepassingen en is een van de snelst groeiende productieprocessen die worden gebruikt in de moderne productie.
Heel eenvoudig vindt sputteren plaats in een vacuümkamer, waar een stof wordt gebombardeerd met geïoniseerde gasmoleculen die atomen van de stof verdringen. Deze atomen vliegen weg en raken een doelmateriaal, een substraat genoemd, en binden zich op atomair niveau, waardoor een zeer dunne film ontstaat. Deze sputterafzetting wordt op atomair niveau uitgevoerd, dus de film en het substraat hebben een vrijwel onbreekbare binding en het proces produceert een film die uniform, extreem dun en kosteneffectief is.
Magnetrons worden gebruikt in het sputterproces om het pad van de verplaatste atomen die willekeurig rond de vacuümkamer vliegen te regelen. De kamer is gevuld met een lagedrukgas, vaak argon, en verschillende hoogspannings- magnetronkathoden worden achter het coatingmateriaaldoel geplaatst. Hoogspanning stroomt van de magnetrons over het gas en creëert hoogenergetisch plasma dat het doel van het coatingmateriaal raakt. De kracht die door deze plasma-ionen wordt opgewekt, zorgt ervoor dat atomen uit het bekledingsmateriaal worden uitgestoten en zich binden met het substraat.
De atomen die tijdens het sputterproces worden uitgestoten, vliegen meestal in willekeurige patronen door de kamer. Magnetrons produceren hoogenergetische magnetische velden die kunnen worden geplaatst en gemanipuleerd om het gegenereerde plasma rond het substraat te verzamelen en te bevatten. Dit dwingt de uitgeworpen atomen om voorspelbare paden naar het substraat te reizen. Door het pad van de atomen te regelen, kunnen de filmdepositiesnelheid en dikte ook worden voorspeld en geregeld.
Met behulp van DC magnetron sputtering kunnen ingenieurs en wetenschappers de tijden en processen berekenen die nodig zijn om specifieke filmkwaliteiten te produceren. Dit wordt procesbesturing genoemd en maakt het mogelijk dat deze technologie door de industrie wordt gebruikt in massaproductieprocessen. Sputteren wordt bijvoorbeeld gebruikt om coatings te maken voor optische lenzen die worden gebruikt in items zoals verrekijkers, telescopen en infrarood- en nachtzichtapparatuur. De computerindustrie gebruikt cd's en dvd's die zijn vervaardigd met behulp van sputterprocessen en de halfgeleiderindustrie gebruikt sputteren om vele soorten chips en wafels te coaten.
Moderne zeer efficiënte geïsoleerde ramen maken gebruik van glas dat werd gecoat met sputteren, en veel hardware, speelgoed en decoratieve artikelen worden met dit proces vervaardigd. Andere industrieën die sputtering gebruiken, zijn de ruimtevaart-, defensie- en automobielindustrie, de medische, energie-, verlichtings- en glasindustrie en vele andere. Ondanks het al brede gebruik, blijft de industrie nieuwe toepassingen vinden voor sputtering van DC-magnetrons.