ความดันในการทำงานภายในเครื่องเคลือบสปัตเตอร์แมกนีตรอนมีผลต่อคุณภาพและความสม่ำเสมอของการเคลือบที่ใช้กับสารตั้งต้นอย่างไร

ความดันในการใช้งานมีบทบาทโดยตรงในการควบคุมอัตราการสะสมของวัสดุสปัตเตอร์ลงบนพื้นผิว ที่ความดันต่ำเส้นทางที่ไม่มีค่าเฉลี่ย - ระยะทางอะตอมที่สปัตเตอร์เดินทางก่อนที่จะชนกับอนุภาคอื่น ๆ ซึ่งหมายความว่าอนุภาคสปัตเตอร์สามารถเดินทางได้อย่างอิสระมากขึ้นและโดยตรงจากเป้าหมายไปยังสารตั้งต้นเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการสะสม ส่งผลให้อัตราการสะสมเร็วขึ้น อย่างไรก็ตามเมื่อความดันเพิ่มขึ้นความถี่ของการชนระหว่างอนุภาคสปัตเตอร์และโมเลกุลของก๊าซก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน การชนเพิ่มเติมเหล่านี้ทำให้อะตอมสปัตเตอร์สูญเสียพลังงานหรือเปลี่ยนวิถีของพวกเขาลดความตรงของกระบวนการสะสมและชะลออัตราการสะสม การเปลี่ยนแปลงของอัตราการสะสมที่มีความดันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้ผลิตในการควบคุมความหนาของการเคลือบเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขามีคุณสมบัติตามข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการใช้งานต่างๆ

ความสม่ำเสมอของการเคลือบได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความดันในการดำเนินงาน ที่แรงกดดันต่ำกว่าจำนวนการชนโมเลกุลของก๊าซที่ลดลงช่วยให้อนุภาคสปัตเตอร์สามารถเดินทางด้วยพลังงานทิศทางมากขึ้นส่งผลให้เกิดการสะสมอย่างสม่ำเสมอและสม่ำเสมอบนพื้นผิวพื้นผิว ในทางตรงกันข้ามที่แรงกดดันที่สูงขึ้นอนุภาคสปัตเตอร์จะได้รับการชนกับโมเลกุลของก๊าซมากขึ้นซึ่งสามารถทำให้พวกมันกระจายไปหลายทิศทางก่อนถึงพื้นผิว การกระเจิงนี้นำไปสู่การเคลือบที่มีความสม่ำเสมอน้อยกว่าโดยมีการเปลี่ยนแปลงของความหนาทั่วพื้นผิว เงื่อนไขความดันสูงอาจนำไปสู่การก่อตัวของฟิล์มที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของการเคลือบในแอปพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำสูงเช่นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์หรือการเคลือบด้วยแสง

ความหนาแน่นและความเสถียรของพลาสม่านั้นเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับความดันปฏิบัติการในห้องสปัตเตอร์ ที่ความดันต่ำเกินไปมันอาจเป็นเรื่องท้าทายที่จะรักษาพลาสมาที่มั่นคงเนื่องจากอัตราการเกิดไอออนไนซ์ของก๊าซลดลงทำให้กระบวนการสปัตเตอร์ผิดปกติและไม่น่าเชื่อถือ ความไม่แน่นอนในพลาสมาอาจนำไปสู่การสปัตเตอร์ที่ไม่สอดคล้องกันโดยมีการเปลี่ยนแปลงในพลังงานของอนุภาคสปัตเตอร์และการสร้างฟิล์มที่ไม่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตามแรงกดดันที่สูงขึ้นทำให้พลาสม่าเสถียรโดยการเพิ่มจำนวนโมเลกุลก๊าซที่สามารถเกิดขึ้นได้ พลาสม่าที่มีความเสถียรมากขึ้นทำให้มั่นใจได้ว่าการควบคุมการสปัตเตอร์มากขึ้นช่วยให้มีความสอดคล้องที่ดีขึ้นในการสะสมของฟิล์ม อย่างไรก็ตามแรงกดดันที่สูงมากเกินไปอาจทำให้พลาสมามีความหนาแน่นสูงเกินไปนำไปสู่ปฏิกิริยาเฟสก๊าซที่เพิ่มขึ้นและการเสื่อมสภาพที่อาจเกิดขึ้นของคุณภาพของฟิล์มที่สะสม

ความหนาแน่นของฟิล์มและโครงสร้างจุลภาคของการเคลือบที่สะสมนั้นมีความไวสูงต่อความดัน ที่แรงกดดันต่ำอนุภาคสปัตเตอร์มาถึงพื้นผิวด้วยพลังงานที่สูงขึ้นซึ่งช่วยให้พวกมันกระจายได้ง่ายขึ้นเมื่อลงจอด การแพร่กระจายที่เพิ่มขึ้นนี้นำไปสู่การเคลือบที่หนาแน่นและกะทัดรัดมากขึ้นพร้อมการยึดเกาะที่ดีขึ้นกับสารตั้งต้น โดยทั่วไปแล้วการเคลือบที่หนาแน่นจะแสดงคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่าเช่นความแข็งที่สูงขึ้นความต้านทานการสึกหรอที่ดีขึ้นและความแข็งแรงของการยึดเกาะที่ดีขึ้น ในทางตรงกันข้ามแรงกดดันที่สูงขึ้นจะช่วยลดพลังงานของอนุภาคสปัตเตอร์ที่มาถึงเนื่องจากการชนกันบ่อยขึ้นกับโมเลกุลของก๊าซ ส่งผลให้เกิดการเคลือบที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าและมีรูพรุนมากขึ้นซึ่งอาจส่งผลเสียต่อคุณสมบัติเชิงกลของฟิล์มเช่นความแข็งแรงของการยึดเกาะที่ลดลงและความทนทานที่ลดลง การเคลือบที่มีรูพรุนมากขึ้นอาจส่งผลให้ความขรุขระเพิ่มขึ้นซึ่งไม่เป็นที่พึงปรารถนาในแอปพลิเคชันบางอย่างที่ต้องใช้การเคลือบที่เรียบหรือชัดเจน

สัณฐานวิทยาของการเคลือบรวมถึงความขรุขระและโครงสร้างเมล็ดได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความดันในการดำเนินงาน ที่ความดันต่ำกว่าอะตอมหรือโมเลกุลสปัตเตอร์จะถูกสะสมด้วยพลังงานที่สูงขึ้นส่งผลให้ธัญพืชขนาดเล็กและฟิล์มเรียบง่ายขึ้น สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับการบรรลุการเคลือบประสิทธิภาพสูงเช่นที่ใช้ในฟิล์มออพติคอลหรือเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางซึ่งความสม่ำเสมอและความเรียบมีความสำคัญ ที่แรงกดดันที่สูงขึ้นจำนวนการชนที่เพิ่มขึ้นอาจส่งผลให้ธัญพืชขนาดใหญ่และสัณฐานวิทยาพื้นผิวที่หยาบขึ้น สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเคลือบด้วยความขรุขระของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นซึ่งอาจเป็นที่ยอมรับหรือเป็นที่ต้องการในแอพพลิเคชั่นบางอย่างเช่นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือการเคลือบตกแต่ง แต่อาจทำให้เกิดปัญหาในการใช้งานที่แม่นยำซึ่งความเรียบเป็นลำดับความสำคัญ

Magnetron Sputtering เครื่องเคลือบ