პლაზმის მახასიათებლები კათოდური რკალის დეპონირებისას

ტექნიკური ანალიზი პროცესისა და აღჭურვილობის პერსპექტივიდან

კათოდური რკალის დეპონირებაn ფართოდ არის აღიარებული, როგორც მაღალი იონიზაციის PVD ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია მკვრივი, ძლიერად წებოვანი და ულტრამყარი საფარის წარმოება.
ამ პროცესის ბირთვში დევს კათოდური რკალური განმუხტვის შედეგად წარმოქმნილი უნიკალური პლაზმა, რომლის მახასიათებლებიც ფუნდამენტურად განასხვავებს მას მაგნეტრონული გაფრქვევისა და სხვა PVD ტექნიკებისგან.

კათოდური რკალური სისტემებში პლაზმის ქცევის გაგება აუცილებელია საფარის სტრუქტურის, მუშაობისა და პროცესის გრძელვადიანი სტაბილურობის კონტროლისთვის.

1. კათოდური რკალური პლაზმის წარმოშობა

კათოდური რკალური დეპონირებისას, პლაზმა წარმოიქმნება მიკროსკოპული კათოდური ლაქებიდან, რომლებიც წარმოიქმნება სამიზნე ზედაპირზე, როდესაც იწყება მაღალი დენის, დაბალი ძაბვის რკალური განმუხტვა.

კათოდური ლაქების ძირითადი მახასიათებლები მოიცავს:

1. უკიდურესად მაღალი ადგილობრივი დენის სიმკვრივე (10⁶–10⁸ A/cm²)

2. ულტრა მაღალი ლოკალიზებული ტემპერატურა

3. კათოდური მასალის სწრაფი აფეთქებითი აორთქლება

ეს პროცესი წარმოქმნის პლაზმას, რომელიც ძირითადად იონიზებული სამიზნე მასალისგან შედგება და არა ნეიტრალური ატომებისგან.

2. მაღალი იონიზაციის ხარისხი: განმსაზღვრელი მახასიათებელი

კათოდური რკალური პლაზმის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი განსაკუთრებით მაღალი იონიზაციის ფრაქცია.

ლითონის სახეობების იონიზაციის სიჩქარემ შეიძლება 70–90%-ს გადააჭარბოს და იონების დიდი ნაწილი მრავალჯერადად დამუხტულია (M²⁺, M³⁺).

იონიზაციის ეს მაღალი დონე საშუალებას იძლევა:

1. იონ-სუბსტრატის ძლიერი ურთიერთქმედება

2. გაძლიერებული ფენის სიმკვრივე

3. საფარის უმაღლესი ადჰეზია შედარებით დაბალ სუბსტრატის ტემპერატურაზეც კი

საინჟინრო თვალსაზრისით, მაღალი იონიზაცია უზრუნველყოფს ფართო და საიმედო პროცესის ფანჯარას, განსაკუთრებით მყარი და დამცავი საფარებისთვის.

3. მაღალი იონური ენერგია და მიმართულება

კათოდური რკალის პლაზმა ავლენს მაღალ შინაგან იონურ ენერგიას, რომელიც, როგორც წესი, მერყეობს რამდენიმე ათეულიდან ას ელექტრონ ვოლტამდე.

ამ ენერგიული პლაზმის შედეგები მოიცავს:

1. ზედაპირის ეფექტური გააქტიურება და გაწმენდა

2. ადატომების გაზრდილი მობილურობა სუბსტრატზე

3. მკვრივი, წვრილმარცვლოვანი ან ამორფული ფირის სტრუქტურების ფორმირება

სუბსტრატის მიკერძოებასთან შერწყმისას, იონური ენერგია შეიძლება ზუსტად მორგებული იყოს დაბალანსებისთვის:

1. ფირის გამკვრივება

2. ნარჩენი სტრესის კონტროლი

3. საფარის ადჰეზია

ეს მართვადობა კათოდური რკალური სისტემების მთავარი უპირატესობაა სამრეწველო გამოყენებაში.

4. პლაზმის სიმკვრივე და ტრანსპორტის მახასიათებლები

სხვა PVD პლაზმებთან შედარებით, კათოდური რკალური პლაზმა ავლენს:

1. უკიდურესად მაღალი პლაზმის სიმკვრივე

2. კათოდური წერტილიდან ძლიერი თვითმართვადი პლაზმური გაფართოება

პლაზმის ტრანსპორტირებაზე გავლენას ახდენს: რკალური დენი; მაგნიტური მართვის ველები; კამერის გეომეტრია;

პლაზმური სწორი მართვა უზრუნველყოფს: საფარის ერთგვაროვან სისქეს; სტაბილურ დალექვის სიჩქარეს; საფარის თანმიმდევრულ თვისებებს სხვადასხვა პარტიებში.

5. მაკრონაწილაკები: პლაზმის თანდაყოლილი გამოწვევა

კათოდური რკალური პლაზმის გამორჩეული თვისებაა მაკრონაწილაკების (წვეთების) ერთდროული წარმოქმნა.

ეს გამდნარი ან მყარი ნაწილაკები წარმოიქმნება: კათოდის წერტილებიდან ასაფეთქებელი მასალის გამოტყორცნის შედეგად; მაკრონაწილაკებს შეუძლიათ უარყოფითი გავლენა მოახდინონ: ზედაპირის უხეშობაზე; ოპტიკურ ხარისხზე; ტრიბოლოგიურ მახასიათებლებზე.

ამის გადასაჭრელად, სამრეწველო სისტემები ჩვეულებრივ აერთიანებენ:

მაგნიტური ან სადინრის ტიპის ფილტრირებული რკალური პლაზმური სისტემები

ოპტიმიზებული კათოდური წერტილოვანი მართვის მექანიზმები

გაფილტრული რკალის ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა შეინარჩუნოთ მაღალი იონიზაციის სარგებელი და ამავდროულად მნიშვნელოვნად შეამციროთ ნაწილაკებით დაბინძურება.

- ეს სტატია გამოქვეყნდავაკუუმური საფარის აღჭურვილობამწარმოებელი Zhenhua Vacuum