1. Особенности напыления
По сравнению с традиционным методом нанесения покрытий вакуумным испарением, метод магнетронного распыления обладает следующими особенностями:
(1) Любое вещество может быть подвергнуто распылению, особенно элементы и соединения с высокой температурой плавления и низким давлением пара. Главное, чтобы это было твердое вещество, будь то металл, полупроводник, изолятор, соединение или смесь и т. д., будь то блок или гранулированный материал. Поскольку при распылении изоляционных материалов и сплавов, таких как оксиды, происходит незначительное разложение и фракционирование, их можно использовать для получения тонких пленок и пленок сплавов с однородным составом, аналогичным составу целевого материала, и даже сверхпроводящих пленок со сложным составом. Кроме того, метод реактивного распыления также может быть использован для получения пленок соединений, полностью отличающихся от целевого материала, таких как оксиды, нитриды, карбиды и силициды.
(2) Хорошая адгезия между распыленной пленкой и подложкой. Поскольку энергия распыленных атомов на 1-2 порядка выше, чем энергия испаренных атомов, преобразование энергии высокоэнергетических частиц, осажденных на подложке, генерирует более высокую тепловую энергию, что усиливает адгезию распыленных атомов к подложке. Часть высокоэнергетических распыленных атомов будет впрыскиваться в различной степени, образуя так называемый псевдодиффузионный слой на подложке, где распыленные атомы и атомы материала подложки «смешиваются» друг с другом. Кроме того, во время бомбардировки распыляющими частицами подложка постоянно очищается и активируется в плазменной зоне, что удаляет плохо прилипшие осажденные атомы, очищает и активирует поверхность подложки. В результате значительно повышается адгезия слоя распыленной пленки к подложке.
(3) Высокая плотность напыленного покрытия, меньшее количество микропор и более высокая чистота пленочного слоя, поскольку отсутствует загрязнение тигля, которое неизбежно при вакуумном осаждении из паровой фазы в процессе напыления.
(4) Хорошая управляемость и воспроизводимость толщины пленки. Поскольку ток разряда и ток мишени можно контролировать отдельно во время магнетронного нанесения покрытия, толщину пленки можно контролировать, регулируя ток мишени, таким образом, управляемость и воспроизводимость толщины пленки при многократном магнетронном нанесении покрытия являются хорошими, и пленка заданной толщины может быть эффективно нанесена. Кроме того, магнетронное нанесение покрытия позволяет получить равномерную толщину пленки на большой площади. Однако для общей технологии магнетронного нанесения покрытия (в основном дипольного магнетронного нанесения) оборудование сложное и требует установки высокого давления; скорость формирования пленки при магнетронном нанесении низкая, скорость осаждения в вакуумном испарении составляет 0,1–5 нм/мин, в то время как скорость магнетронного нанесения составляет 0,01–0,5 нм/мин; повышение температуры подложки высокое и уязвимо для примесей газа и т. д. Однако благодаря развитию технологий ВЧ-магнетронного и магнетронного магнетронного нанесения достигнут значительный прогресс в достижении быстрого магнетронного нанесения покрытия и снижении температуры подложки. Кроме того, в последние годы исследуются новые методы нанесения покрытий методом магнетронного распыления – основанные на планарном магнетронном распылении – с целью минимизации давления распыляемого воздуха до достижения нулевого давления, при котором давление поступающего газа во время распыления будет равно нулю.
Дата публикации: 08.11.2022