Può essere suddiviso in sputtering con magnetron DC e sputtering con magnetron RF.
Il metodo DC sputtering richiede che il bersaglio possa trasferire la carica positiva ottenuta dal processo di bombardamento ionico al catodo a stretto contatto con esso, e quindi questo metodo può solo sputtering i dati del conduttore, che non è adatto per i dati di isolamento, perché il la carica ionica sulla superficie non può essere neutralizzata quando si bombarda il bersaglio isolante, il che porterà all'aumento del potenziale sulla superficie del bersaglio e quasi tutta la tensione applicata viene applicata al bersaglio, quindi le possibilità di accelerazione ionica e ionizzazione tra il bersaglio due poli verranno ridotti o addirittura non potranno essere ionizzati. Ciò comporterà il fallimento della scarica continua, persino l'interruzione della scarica e l'interruzione dello sputtering.Pertanto, lo sputtering a radiofrequenza (RF) deve essere utilizzato per isolare bersagli o bersagli non metallici con scarsa conduttività.
Il processo di sputtering coinvolge complessi processi di scattering e vari processi di trasferimento di energia: in primo luogo, le particelle incidenti collidono elasticamente con gli atomi bersaglio, e parte dell'energia cinetica delle particelle incidenti verrà trasmessa agli atomi bersaglio.L'energia cinetica di alcuni atomi bersaglio supera la barriera potenziale formata da altri atomi attorno a loro (5-10ev per i metalli), quindi vengono eliminati dal reticolo reticolare per produrre atomi fuori sito e ulteriori collisioni ripetute con atomi adiacenti , provocando una cascata di collisioni.Quando questa cascata di collisioni raggiunge la superficie del bersaglio, se l'energia cinetica degli atomi vicini alla superficie del bersaglio è maggiore dell'energia di legame superficiale (1-6ev per i metalli), questi atomi si separeranno dalla superficie del bersaglio ed entra nel vuoto.
Il rivestimento sputtering è l'abilità di utilizzare particelle cariche per bombardare la superficie del bersaglio nel vuoto per far accumulare le particelle bombardate sul substrato.Tipicamente, per generare ioni incidenti viene utilizzata una scarica a bagliore di gas inerte a bassa pressione.Il bersaglio del catodo è costituito da materiali di rivestimento, il substrato viene utilizzato come anodo, nella camera a vuoto viene introdotto argon o altro gas inerte da 0,1-10 pa e la scarica a bagliore avviene sotto l'azione del catodo (bersaglio) 1-3 kv CC negativo alto tensione o tensione RF 13,56 MHz.Gli ioni di argon ionizzato bombardano la superficie del bersaglio, provocando la spruzzatura degli atomi del bersaglio e l'accumulo sul substrato per formare una pellicola sottile.Al momento, ci sono molti metodi di sputtering, tra cui principalmente sputtering secondario, sputtering terziario o quaternario, sputtering di magnetron, sputtering di target, sputtering RF, sputtering di polarizzazione, sputtering RF di comunicazione asimmetrica, sputtering di fasci ionici e sputtering reattivo.
Poiché gli atomi spruzzati vengono spruzzati fuori dopo aver scambiato energia cinetica con ioni positivi con decine di elettronvolt di energia, gli atomi spruzzati hanno un'elevata energia, che è favorevole a migliorare la capacità di dispersione degli atomi durante l'impilamento, migliorando la finezza della disposizione di impilamento e rendendo il film preparato ha una forte adesione al substrato.
Durante lo sputtering, dopo che il gas è stato ionizzato, gli ioni del gas volano verso il bersaglio collegato al catodo sotto l'azione del campo elettrico e gli elettroni volano verso la cavità della parete messa a terra e il substrato.In questo modo, a bassa tensione e bassa pressione, il numero di ioni è piccolo e il potere di sputtering del bersaglio è basso;Ad alta tensione e alta pressione, sebbene possano verificarsi più ioni, gli elettroni che volano verso il substrato hanno un'elevata energia, che può facilmente riscaldare il substrato e persino lo sputtering secondario, influenzando la qualità della pellicola.Inoltre, aumenta notevolmente anche la probabilità di collisione tra gli atomi bersaglio e le molecole di gas nel processo di volo verso il substrato.Pertanto, verrà sparso in tutta la cavità, il che non solo deteriorerà il target, ma inquinerà anche ogni strato durante la preparazione delle pellicole multistrato.
Per risolvere le carenze di cui sopra, negli anni '70 è stata sviluppata la tecnologia DC magnetron sputtering.Supera efficacemente le carenze del basso tasso di sputtering catodico e dell'aumento della temperatura del substrato causato dagli elettroni.Pertanto, è stato sviluppato rapidamente e ampiamente utilizzato.
Il principio è il seguente: nello sputtering del magnetron, poiché gli elettroni in movimento sono soggetti alla forza di Lorentz nel campo magnetico, la loro orbita di movimento sarà tortuosa o addirittura a spirale, e il loro percorso di movimento diventerà più lungo.Pertanto, il numero di collisioni con le molecole del gas di lavoro aumenta, in modo che la densità del plasma venga aumentata, quindi la velocità di sputtering del magnetron viene notevolmente migliorata e può funzionare con tensione e pressione di sputtering inferiori per ridurre la tendenza all'inquinamento della pellicola;D'altra parte, migliora anche l'energia degli atomi incidenti sulla superficie del substrato, quindi la qualità della pellicola può essere notevolmente migliorata.Allo stesso tempo, quando gli elettroni che perdono energia attraverso collisioni multiple raggiungono l'anodo, diventano elettroni a bassa energia e quindi il substrato non si surriscalda.Pertanto, lo sputtering del magnetron presenta i vantaggi di “alta velocità” e “bassa temperatura”.Lo svantaggio di questo metodo è che la pellicola isolante non può essere preparata e il campo magnetico irregolare utilizzato nell'elettrodo del magnetron causerà un'evidente incisione irregolare del target, con conseguente basso tasso di utilizzo del target, che generalmente è solo del 20% - 30 %.
Orario di pubblicazione: 16 maggio 2022