Ele pode ser dividido em pulverização catódica por magnetron DC e pulverização catódica por magnetron RF.
O método de pulverização catódica DC exige que o alvo possa transferir a carga positiva obtida do processo de bombardeio de íons para o cátodo em contato próximo com ele, e então este método só pode pulverizar os dados do condutor, o que não é adequado para os dados de isolamento, porque o a carga iônica na superfície não pode ser neutralizada ao bombardear o alvo de isolamento, o que levará ao aumento do potencial na superfície do alvo, e quase toda a tensão aplicada é aplicada ao alvo, portanto, as chances de aceleração iônica e ionização entre o dois pólos serão reduzidos, ou mesmo não poderão ser ionizados. Isso leva à falha de descarga contínua, até mesmo interrupção de descarga e interrupção de pulverização catódica.Portanto, a pulverização catódica de radiofrequência (RF) deve ser usada para isolar alvos ou alvos não metálicos com baixa condutividade.
O processo de pulverização catódica envolve processos complexos de espalhamento e vários processos de transferência de energia: primeiro, as partículas incidentes colidem elasticamente com os átomos alvo, e parte da energia cinética das partículas incidentes será transmitida aos átomos alvo.A energia cinética de alguns átomos alvo excede a barreira potencial formada por outros átomos ao seu redor (5-10ev para metais), e então eles são eliminados da rede para produzir átomos externos, e mais colisões repetidas com átomos adjacentes , resultando em uma cascata de colisão.Quando esta cascata de colisão atinge a superfície do alvo, se a energia cinética dos átomos próximos à superfície do alvo for maior que a energia de ligação à superfície (1-6ev para metais), esses átomos se separarão da superfície do alvo e entre no vácuo.
O revestimento por pulverização catódica é a habilidade de usar partículas carregadas para bombardear a superfície do alvo no vácuo para fazer com que as partículas bombardeadas se acumulem no substrato.Normalmente, uma descarga luminosa de gás inerte de baixa pressão é usada para gerar íons incidentes.O alvo do cátodo é feito de materiais de revestimento, o substrato é usado como ânodo, argônio 0,1-10pa ou outro gás inerte é introduzido na câmara de vácuo e a descarga luminosa ocorre sob a ação do cátodo (alvo) 1-3kv DC negativo alto tensão ou tensão de RF de 13,56 MHz.Os íons de argônio ionizados bombardeiam a superfície do alvo, fazendo com que os átomos alvo salpiquem e se acumulem no substrato para formar uma película fina.Atualmente, existem muitos métodos de pulverização catódica, incluindo principalmente pulverização catódica secundária, pulverização catódica terciária ou quaternária, pulverização catódica de magnetron, pulverização catódica de alvo, pulverização catódica de RF, pulverização catódica de polarização, pulverização catódica de comunicação assimétrica de RF, pulverização catódica de feixe de íons e pulverização catódica reativa.
Como os átomos pulverizados são espirrados após a troca de energia cinética com íons positivos com energia de dezenas de elétron-volts, os átomos pulverizados têm alta energia, o que conduz a melhorar a capacidade de dispersão dos átomos durante o empilhamento, melhorando a finura do arranjo de empilhamento e tornando o filme preparado tem forte adesão ao substrato.
Durante a pulverização catódica, após a ionização do gás, os íons do gás voam para o alvo conectado ao cátodo sob a ação do campo elétrico, e os elétrons voam para a cavidade da parede e substrato aterrados.Desta forma, sob baixa tensão e baixa pressão, o número de íons é pequeno e o poder de pulverização catódica do alvo é baixo;Em alta tensão e alta pressão, embora possam ocorrer mais íons, os elétrons que voam para o substrato têm alta energia, o que é fácil de aquecer o substrato e até mesmo de pulverização secundária, afetando a qualidade do filme.Além disso, a probabilidade de colisão entre átomos alvo e moléculas de gás no processo de voo para o substrato também aumenta bastante.Portanto, ele será espalhado por toda a cavidade, o que não só desperdiçará o alvo, mas também poluirá cada camada durante a preparação dos filmes multicamadas.
A fim de resolver as deficiências acima, a tecnologia de pulverização catódica DC magnetron foi desenvolvida na década de 1970.Ele supera efetivamente as deficiências da baixa taxa de pulverização catódica e do aumento da temperatura do substrato causado pelos elétrons.Portanto, foi desenvolvido rapidamente e amplamente utilizado.
O princípio é o seguinte: na pulverização catódica do magnetrão, como os elétrons em movimento estão sujeitos à força de Lorentz no campo magnético, sua órbita de movimento será tortuosa ou mesmo espiral, e seu caminho de movimento se tornará mais longo.Portanto, o número de colisões com moléculas de gás de trabalho é aumentado, de modo que a densidade do plasma é aumentada, e então a taxa de pulverização catódica do magnetron é bastante melhorada, e pode funcionar sob tensão e pressão de pulverização catódica mais baixas para reduzir a tendência de poluição do filme;Por outro lado, também melhora a energia dos átomos incidentes na superfície do substrato, de modo que a qualidade do filme pode ser melhorada em grande medida.Ao mesmo tempo, quando os elétrons que perdem energia através de múltiplas colisões alcançam o ânodo, eles se tornam elétrons de baixa energia e então o substrato não superaquece.Portanto, a pulverização catódica por magnetron tem as vantagens de “alta velocidade” e “baixa temperatura”.A desvantagem deste método é que o filme isolante não pode ser preparado, e o campo magnético irregular usado no eletrodo do magnetron causará uma gravação irregular óbvia do alvo, resultando em uma baixa taxa de utilização do alvo, que geralmente é de apenas 20% - 30 %.
Horário da postagem: 16 de maio de 2022