Hva er Magnetron sputtering?

Magnetron sputtering er en type fysisk dampavsetning, en prosess der et målmateriale blir fordampet og avsatt på et underlag for å lage en tynn film. Siden den bruker magneter for å stabilisere ladningene, kan magnetron-sputtering utføres ved lavere trykk. I tillegg kan denne sputteringsprosessen lage nøyaktige og jevnt distribuerte tynne filmer, og den gir mulighet for mer variasjon i målmaterialet. Magnetron sputtering brukes ofte til å danne tynne filmer av metall på forskjellige materialer, for eksempel plastposer, CD-plater (CD) og digitale video-plater (DVD-er), og det brukes også ofte i halvlederindustrien.

Generelt begynner en tradisjonell sputteringsprosess i et vakuumkammer med målmaterialet. Argon, eller en annen inert gass, føres sakte inn, slik at kammeret kan opprettholde sitt lave trykk. Deretter introduseres en strøm gjennom maskinens kraftkilde, og bringer elektroner inn i kammeret som begynner å bombardere argonatomene og slå av elektronene i deres ytre elektronskjell. Som et resultat danner argonatomene positivt ladede kationer som begynner å bombardere målmaterialet, og frigjør små molekyler av det i en spray som samles på underlaget.

Selv om denne metoden generelt er effektiv for å lage tynne filmer, bombarderer ikke de frie elektronene i kammeret bare argonatomene, men også overflaten på målmaterialet. Dette kan føre til en stor grad av skade på målmaterialet, inkludert ujevn overflatestruktur og overoppheting. I tillegg kan tradisjonell diodespruttering ta lang tid å fullføre, noe som gir enda flere muligheter for elektronskader på målmaterialet.

Magnetron-sputtering gir høyere ioniseringshastigheter og mindre elektronskader på målmaterialet enn tradisjonelle teknikker for avsetting av sputter. I denne prosessen introduseres en magnet bak kraftkilden for å stabilisere de frie elektronene, beskytte målmaterialet mot elektronkontakt, og også øke sannsynligheten for at elektronene ioniserer argonatomene. Magneten skaper et felt som holder elektronene behersket og fanget over målmaterialet der de ikke kan skade det. Siden magnetfeltlinjene er buet, utvides banen til elektronene i kammeret gjennom strømmen av argon, forbedrer ioniseringshastighetene og reduserer tiden til den tynne filmen er fullført. På denne måten er magnetronspruttering i stand til å motvirke de innledende problemene med tids- og målmateriellskader som hadde oppstått med tradisjonell diodespruttering.