Wat is magnetronsputteren?
Magnetron sputteren is een soort fysieke dampafzetting, een proces waarbij een doelmateriaal wordt verdampt en op een substraat wordt afgezet om een dunne film te maken. Omdat het magneten gebruikt om de ladingen te stabiliseren, kan magnetron sputteren worden uitgevoerd bij lagere drukken. Bovendien kan dit sputterproces nauwkeurige en gelijkmatig verdeelde dunne films creëren en zorgt het voor meer variatie in het doelmateriaal. Magnetron-sputteren wordt vaak gebruikt om dunne metaalfilms te vormen op verschillende materialen, zoals plastic zakken, compact discs (CD's) en digitale videoschijven (DVD's), en het wordt ook vaak gebruikt in de halfgeleiderindustrie.
In het algemeen begint een traditioneel sputterproces in een vacuümkamer met het doelmateriaal. Argon, of een ander inert gas, wordt langzaam ingebracht, waardoor de kamer zijn lage druk kan handhaven. Vervolgens wordt een stroom geïntroduceerd door de krachtbron van de machine, waardoor elektronen in de kamer worden gebracht die de argonatomen beginnen te bombarderen en de elektronen in hun buitenste elektronenmantels afslaan. Als gevolg daarvan vormen de argonatomen positief geladen kationen die het doelmateriaal beginnen te bombarderen, waarbij kleine moleculen ervan worden vrijgemaakt in een spray die zich op het substraat verzamelt.
Hoewel deze methode over het algemeen effectief is voor het maken van dunne films, bombarderen de vrije elektronen in de kamer niet alleen de argonatomen, maar ook het oppervlak van het doelmateriaal. Dit kan leiden tot een grote mate van schade aan het doelmateriaal, inclusief ongelijke oppervlaktestructuur en oververhitting. Bovendien kan het traditionele diodesputteren lang duren om nog meer mogelijkheden te openen voor elektronenschade aan het doelmateriaal.
Magnetron-sputteren biedt hogere ionisatiesnelheden en minder elektronenschade aan het doelmateriaal dan traditionele sputterdepositietechnieken. In dit proces wordt een magneet geïntroduceerd achter de stroombron om de vrije elektronen te stabiliseren, het doelmateriaal tegen elektronencontact te beschermen en ook de kans te vergroten dat de elektronen de argonatomen ioniseren. De magneet creëert een veld dat de elektronen beperkt en gevangen houdt boven het doelmateriaal waar ze het niet kunnen beschadigen. Omdat de magnetische veldlijnen gebogen zijn, wordt het pad van de elektronen in de kamer verlengd door de stroom argon, waardoor de ionisatiesnelheid wordt verbeterd en de tijd wordt verkort totdat de dunne film voltooid is. Op deze manier is magnetron sputteren in staat om de initiële problemen van tijd en materiële schade aan te pakken die zich bij traditionele diodesputteren had voorgedaan.