ประเภทของความถี่ปานกลาง magnetron sputtering ในเครื่องเคลือบสูญญากาศคืออะไร？

Magnetron sputtering สำหรับ เครื่องดูดฝุ่น มีหลายประเภท แต่ละคนมีหลักการทำงานที่แตกต่างกันและวัตถุแอปพลิเคชัน แต่มีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกัน: ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กและอิเล็กตรอนทำให้อิเล็กตรอนหมุนวนรอบพื้นผิวเป้าหมายซึ่งจะเป็นการเพิ่มความน่าจะเป็นของอิเล็กตรอนที่กระทบกับแก๊สอาร์กอนเพื่อผลิตไอออน ไอออนที่สร้างขึ้นจะชนกับพื้นผิวเป้าหมายภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าเพื่อสปัตเตอร์วัสดุเป้าหมาย ในทศวรรษที่ผ่านมาของการพัฒนาทุกคนค่อยๆนำแม่เหล็กถาวรมาใช้และไม่ค่อยได้ใช้แม่เหล็กขดลวด
แหล่งที่มาเป้าหมายแบ่งออกเป็นประเภทที่สมดุลและไม่สมดุล แหล่งเป้าหมายที่สมดุลมีการเคลือบอย่างสม่ำเสมอและแหล่งเป้าหมายที่ไม่สมดุลมีแรงเชื่อมที่แข็งแกร่งระหว่างฟิล์มเคลือบและสารตั้งต้น แหล่งเป้าหมายที่สมดุลส่วนใหญ่จะใช้สำหรับฟิล์มออพติคอลเซมิคอนดักเตอร์และแหล่งที่ไม่สมดุลส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการสวมใส่ฟิล์มตกแต่ง
โดยไม่คำนึงถึงความสมดุลหรือความไม่สมดุลหากแม่เหล็กอยู่นิ่งลักษณะของสนามแม่เหล็กจะกำหนดอัตราการใช้งานเป้าหมายทั่วไปน้อยกว่า 30% เพื่อเพิ่มอัตราการใช้ประโยชน์ของวัสดุเป้าหมายสามารถใช้สนามแม่เหล็กหมุนได้ อย่างไรก็ตามสนามแม่เหล็กแบบหมุนต้องใช้กลไกการหมุนและต้องลดอัตราการสปัตเตอร์ สนามแม่เหล็กหมุนส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเป้าหมายขนาดใหญ่หรือราคาแพง เช่นภาพยนตร์เซมิคอนดักเตอร์สปัตเตอร์ สำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กและอุปกรณ์อุตสาหกรรมทั่วไปมักใช้แหล่งเป้าหมายที่อยู่กับที่มีสนามแม่เหล็ก

มันเป็นเรื่องง่ายที่จะสปัตเตอร์โลหะและโลหะผสมที่มีแหล่งเป้าหมาย Magnetron และง่ายต่อการจุดชนวนและสปัตเตอร์ นี่เป็นเพราะเป้าหมาย (แคโทด) พลาสมาและห้องสูญญากาศของชิ้นส่วนที่สาดสามารถก่อตัวเป็นวง แต่ถ้าฉนวนเช่นเซรามิกถูกสปัตเตอร์วงจรก็พัง ดังนั้นผู้คนจึงใช้แหล่งจ่ายไฟความถี่สูงและเพิ่มตัวเก็บประจุที่แข็งแกร่งให้กับลูป ด้วยวิธีนี้วัสดุเป้าหมายจะกลายเป็นตัวเก็บประจุในวงจรฉนวน อย่างไรก็ตามแหล่งจ่ายไฟ Magnetron ที่มีความถี่สูงมีราคาแพงอัตราการสปัตเตอร์มีขนาดเล็กมากและเทคโนโลยีการต่อสายดินนั้นซับซ้อนมากดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะนำมาใช้ในขนาดใหญ่ เพื่อแก้ปัญหานี้การสปัตเตอร์ปฏิกิริยา Magnetron ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้น นั่นคือมีการใช้เป้าหมายโลหะและเพิ่มอาร์กอนและก๊าซปฏิกิริยาเช่นไนโตรเจนหรือออกซิเจน เมื่อวัสดุเป้าหมายโลหะกระทบชิ้นส่วนเนื่องจากการแปลงพลังงานมันจะรวมกับก๊าซปฏิกิริยาเพื่อสร้างไนไตรด์หรือออกไซด์
Magnetron reactive sputtering ฉนวนดูเหมือนง่าย แต่การทำงานจริงนั้นยาก ปัญหาหลักคือปฏิกิริยาไม่เพียง แต่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นส่วน แต่ยังอยู่บนขั้วบวกพื้นผิวของห้องสูญญากาศและพื้นผิวของแหล่งเป้าหมาย สิ่งนี้จะทำให้เกิดการดับเพลิงการเกิดขึ้นของแหล่งเป้าหมายและพื้นผิวของชิ้นงาน ฯลฯ เทคโนโลยีแหล่งเป้าหมายคู่ที่คิดค้นโดย Leybold ในประเทศเยอรมนีแก้ปัญหานี้ได้ดี หลักการคือแหล่งที่มาเป้าหมายเป็นคู่เป็นขั้วบวกและแคโทดร่วมกันเพื่อกำจัดออกซิเดชันหรือไนเตรทบนพื้นผิวขั้วบวก
การระบายความร้อนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกแหล่ง (Magnetron, Multi-Arc, ไอออน) เนื่องจากพลังงานส่วนใหญ่ถูกแปลงเป็นความร้อน หากไม่มีการระบายความร้อนหรือการระบายความร้อนไม่เพียงพอความร้อนนี้จะทำให้อุณหภูมิของแหล่งเป้าหมายมากกว่า 1,000 องศาและละลายแหล่งเป้าหมายทั้งหมด
อุปกรณ์ Magnetron มักจะมีราคาแพงมาก แต่ก็ใช้เงินกับอุปกรณ์อื่น ๆ เช่นปั๊มสูญญากาศ MFC และการวัดความหนาของฟิล์มโดยไม่เพิกเฉยต่อแหล่งเป้าหมาย แม้แต่อุปกรณ์สปัตเตอร์แม็กเทนที่ดีที่สุดที่ไม่มีแหล่งเป้าหมายที่ดีก็เหมือนกับการวาดมังกรโดยไม่ต้องจบตา