คุณสมบัติทางเทคนิคของอุปกรณ์เคลือบผิวด้วยการสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนสุญญากาศ

การสปัตเตอร์ด้วยแมกเนตรอนในสุญญากาศนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการเคลือบแบบปฏิกิริยา ในความเป็นจริง กระบวนการนี้สามารถสร้างฟิล์มบางของวัสดุออกไซด์ คาร์ไบด์ และไนไตรด์ได้ทุกชนิด นอกจากนี้ กระบวนการนี้ยังเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการสร้างโครงสร้างฟิล์มหลายชั้น รวมถึงการออกแบบทางแสง ฟิล์มสี การเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ นาโนลามิเนต การเคลือบแบบซูเปอร์แลตติส ฟิล์มฉนวน ฯลฯ ตั้งแต่ปี 1970 เป็นต้นมา มีการพัฒนาตัวอย่างการสร้างฟิล์มแสงคุณภาพสูงสำหรับวัสดุชั้นฟิล์มแสงหลากหลายชนิด วัสดุเหล่านี้รวมถึงวัสดุตัวนำโปร่งใส สารกึ่งตัวนำ โพลิเมอร์ ออกไซด์ คาร์ไบด์ และไนไตรด์ ในขณะที่ฟลูออไรด์ใช้ในกระบวนการต่างๆ เช่น การเคลือบแบบระเหย

ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการสปัตเตอริงด้วยแมกเนตรอนคือการใช้กระบวนการเคลือบแบบมีปฏิกิริยาหรือไม่มีปฏิกิริยาเพื่อสร้างชั้นของวัสดุเหล่านี้ และสามารถควบคุมองค์ประกอบของชั้น ความหนาของฟิล์ม ความสม่ำเสมอของความหนาของฟิล์ม และคุณสมบัติทางกลของชั้นได้อย่างแม่นยำ กระบวนการนี้มีลักษณะดังต่อไปนี้

1. อัตราการตกตะกอนสูง เนื่องจากการใช้อิเล็กโทรดแมกเนตรอนความเร็วสูง ทำให้ได้กระแสไอออนปริมาณมาก ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการตกตะกอนและอัตราการสปัตเตอร์ของกระบวนการเคลือบนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการเคลือบแบบสปัตเตอร์อื่นๆ การสปัตเตอร์ด้วยแมกเนตรอนมีกำลังการผลิตและผลผลิตสูง และถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตทางอุตสาหกรรมต่างๆ

2. ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง โดยทั่วไปแล้วเป้าหมายการสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนจะเลือกแรงดันไฟฟ้าในช่วง 200V-1000V ซึ่งโดยปกติคือ 600V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า 600V อยู่ในช่วงที่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุด

3. พลังงานการสปัตเตอร์ต่ำ แรงดันไฟฟ้าของเป้าหมายแมกเนตรอนถูกใช้ในระดับต่ำ และสนามแม่เหล็กจะกักพลาสมาไว้ใกล้แคโทด ซึ่งป้องกันไม่ให้อนุภาคประจุพลังงานสูงพุ่งไปยังพื้นผิว

4. อุณหภูมิพื้นผิวต่ำ ขั้วบวกสามารถใช้ในการนำทางอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นระหว่างการปล่อยประจุ โดยไม่จำเป็นต้องมีตัวรองรับพื้นผิว ซึ่งสามารถลดการกระแทกของอิเล็กตรอนต่อพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นอุณหภูมิพื้นผิวจึงต่ำ ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นผิวพลาสติกบางชนิดที่ไม่ทนต่อการเคลือบที่อุณหภูมิสูง

5. การกัดเซาะพื้นผิวเป้าหมายในการสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนไม่สม่ำเสมอ ความไม่สม่ำเสมอของการกัดเซาะพื้นผิวเป้าหมายเกิดจากสนามแม่เหล็กของเป้าหมายที่ไม่สม่ำเสมอ ทำให้บริเวณที่มีการกัดเซาะเป้าหมายมีอัตราการกัดเซาะสูงกว่า ส่งผลให้อัตราการใช้เป้าหมายอย่างมีประสิทธิภาพต่ำ (เพียง 20-30%) ดังนั้น เพื่อปรับปรุงการใช้เป้าหมายให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น จึงจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนการกระจายตัวของสนามแม่เหล็กด้วยวิธีการบางอย่าง หรือการใช้แม่เหล็กเคลื่อนที่ในแคโทดก็สามารถช่วยปรับปรุงการใช้เป้าหมายให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้เช่นกัน

6. เป้าหมายคอมโพสิต สามารถใช้สร้างฟิล์มโลหะผสมเคลือบเป้าหมายคอมโพสิตได้ ปัจจุบัน การใช้กระบวนการสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนเป้าหมายคอมโพสิตประสบความสำเร็จในการเคลือบฟิล์มโลหะผสม Ta-Ti, (Tb-Dy)-Fe และ Gb-Co โครงสร้างเป้าหมายคอมโพสิตมีสี่แบบ ได้แก่ เป้าหมายฝังทรงกลม เป้าหมายฝังทรงสี่เหลี่ยม เป้าหมายฝังทรงสี่เหลี่ยมขนาดเล็ก และเป้าหมายฝังทรงภาคส่วน การใช้โครงสร้างเป้าหมายฝังทรงภาคส่วนนั้นดีกว่า

7. การใช้งานที่หลากหลาย กระบวนการสปัตเตอริงด้วยแมกเนตรอนสามารถตกตะกอนธาตุได้หลายชนิด ธาตุที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ Ag, Au, C, Co, Cu, Fe, Ge, Mo, Nb, Ni, Os, Cr, Pd, Pt, Re, Rh, Si, Ta, Ti, Zr, SiO, AlO, GaAs, U, W, SnO เป็นต้น

การสปัตเตอร์ด้วยแมกเนตรอนเป็นหนึ่งในกระบวนการเคลือบผิวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดเพื่อให้ได้ฟิล์มคุณภาพสูง ด้วยแคโทดแบบใหม่ ทำให้มีประสิทธิภาพการใช้เป้าหมายสูงและอัตราการสะสมสูง กระบวนการเคลือบผิวด้วยการสปัตเตอร์ด้วยแมกเนตรอนแบบสุญญากาศของบริษัท Guangdong Zhenhua Technology กำลังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบผิววัสดุขนาดใหญ่ กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการเคลือบฟิล์มชั้นเดียวเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการเคลือบฟิล์มหลายชั้น และยังใช้ในกระบวนการแบบม้วนต่อม้วนสำหรับการเคลือบฟิล์มบรรจุภัณฑ์ ฟิล์มแสง ฟิล์มลามิเนต และฟิล์มอื่นๆ อีกด้วย