Vad är Magnetron sputtering?

Magnetron sputtering är en typ av fysisk ångavsättning, en process där ett målmaterial förångas och avsätts på ett underlag för att skapa en tunn film. Eftersom den använder magneter för att stabilisera laddningarna kan magnetronsprutning utföras vid lägre tryck. Dessutom kan denna förstoftningsprocess skapa exakta och jämnt fördelade tunna filmer, och det möjliggör mer variation i målmaterialet. Magnetron sputtering används ofta för att bilda tunna filmer av metall på olika material, såsom plastpåsar, CD-skivor och digitala videodiskar (DVD-skivor), och det används också ofta inom halvledarindustrin.

Generellt börjar en traditionell förstoftningsprocess i en vakuumkammare med målmaterialet. Argon, eller någon annan inert gas, förs långsamt in, vilket gör att kammaren kan bibehålla sitt låga tryck. Därefter introduceras en ström genom maskinens kraftkälla, och för in elektroner i kammaren som börjar bombardera argonatomerna och slå av elektronerna i deras yttre elektronskal. Som ett resultat bildar argonatomerna positivt laddade katjoner som börjar bombardera målmaterialet och släpper små molekyler av det i en spray som samlas på substratet.

Medan denna metod generellt sett är effektiv för att skapa tunna filmer, bombarderar de fria elektronerna i kammaren inte bara argonatomerna, utan också målmaterialets yta. Detta kan leda till en stor grad av skada på målmaterialet, inklusive ojämn ytstruktur och överhettning. Dessutom kan traditionell diodsprutning ta lång tid att slutföra, vilket öppnar upp ännu fler möjligheter för elektronskador på målmaterialet.

Magnetron-förstoftning erbjuder högre joniseringsgrader och mindre elektronskador på målmaterialet än traditionella tekniker för avsättning av förstoftning I denna process införs en magnet bakom kraftkällan för att stabilisera de fria elektronerna, skydda målmaterialet från elektronkontakt och öka också sannolikheten för att elektronerna kommer att jonera argonatomerna. Magneten skapar ett fält som håller elektronerna kvarhållna och instängda över målmaterialet där de inte kan skada det. Eftersom magnetfältlinjerna är böjda, förlängs banorna för elektronerna i kammaren genom argonströmmen, vilket förbättrar joniseringshastigheterna och minskar tiden tills den tunna filmen är klar. På detta sätt kan magnetronsprutning motverka de initiala problemen med tids- och målmaterialskador som hade inträffat med traditionell diodsprutning.