การฟื้นฟูและการพัฒนาการเคลือบด้วยวิธีสปัตเตอร์สุญญากาศ

การสปัตเตอร์เป็นปรากฏการณ์ที่อนุภาคพลังงานสูง (โดยปกติจะเป็นไอออนบวกของก๊าซ) พุ่งชนพื้นผิวของของแข็ง (ต่อไปนี้เรียกว่าวัสดุเป้าหมาย) ทำให้อะตอม (หรือโมเลกุล) บนพื้นผิวของวัสดุเป้าหมายหลุดออกไป

ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบโดยโกรฟในปี 1842 เมื่อวัสดุแคโทดเคลื่อนตัวไปยังผนังของหลอดสุญญากาศระหว่างการทดลองเพื่อศึกษาการกัดกร่อนของแคโทด วิธีการสปัตเตอร์ริ่งนี้ถูกค้นพบในการเคลือบฟิล์มบางบนพื้นผิวในปี 1877 แต่เนื่องจากในระยะแรกของการใช้วิธีนี้ อัตราการสปัตเตอร์ริ่งต่ำ ความเร็วในการสร้างฟิล์มช้า ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีแรงดันสูงและต้องส่งผ่านก๊าซที่มีผลต่อการทำงาน รวมถึงปัญหาอื่นๆ อีกมากมาย ทำให้การพัฒนาเป็นไปอย่างช้ามากและเกือบจะถูกยกเลิกไป เหลือเพียงการใช้งานในโลหะมีค่าที่ทำปฏิกิริยาทางเคมี โลหะทนความร้อน ฉนวน และสารประกอบทางเคมี เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น จนกระทั่งถึงทศวรรษ 1970 เนื่องจากการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีการสปัตเตอร์ริ่งแบบแมกเนตรอน การเคลือบแบบสปัตเตอร์ริ่งจึงได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วและเริ่มกลับมาได้รับความนิยมอีกครั้ง เนื่องจากวิธีการสปัตเตอริงแบบแมกเนตรอนสามารถควบคุมอิเล็กตรอนได้ด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบตั้งฉาก ซึ่งจะเพิ่มโอกาสการชนกันระหว่างอิเล็กตรอนและโมเลกุลของก๊าซ ไม่เพียงแต่ลดแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนเข้าแคโทด แต่ยังช่วยเพิ่มอัตราการสปัตเตอริงของไอออนบวกบนแคโทดเป้าหมาย ลดโอกาสการชนของอิเล็กตรอนบนพื้นผิว จึงช่วยลดอุณหภูมิลง ทำให้ได้คุณสมบัติหลักสองประการคือ “ความเร็วสูง อุณหภูมิต่ำ”

แม้ว่าเทคโนโลยีนี้จะปรากฏตัวขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 เพียงแค่สิบกว่าปี แต่ก็โดดเด่นจากห้องปฏิบัติการและก้าวเข้าสู่การผลิตในระดับอุตสาหกรรมอย่างแท้จริง ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในด้านการเคลือบแบบสปัตเตอร์และการนำเทคโนโลยีสปัตเตอร์แบบเสริมด้วยลำไอออนมาใช้ การใช้แหล่งกำเนิดไอออนกระแสสูงที่มีลำไอออนกว้างร่วมกับการปรับสนามแม่เหล็ก และการผสมผสานกับการสปัตเตอร์แบบไดโพลแบบดั้งเดิม ทำให้เกิดโหมดการสปัตเตอร์แบบใหม่ และการนำแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับความถี่กลางมาใช้กับแหล่งกำเนิดเป้าหมายสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอน เทคโนโลยีสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนกระแสสลับความถี่กลางนี้ เรียกว่าการสปัตเตอร์แบบเป้าหมายคู่ ไม่เพียงแต่ขจัดผลกระทบ "การหายไป" ของขั้วบวก แต่ยังแก้ปัญหา "การปนเปื้อน" ของขั้วลบ ซึ่งช่วยปรับปรุงเสถียรภาพของการสปัตเตอร์แบบแมกเนตรอนอย่างมาก และเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับการผลิตฟิล์มบางแบบผสมในระดับอุตสาหกรรม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเคลือบแบบสปัตเตอร์กลายเป็นเทคโนโลยีการเตรียมฟิล์มที่กำลังมาแรงและได้รับความนิยมอย่างมากในด้านเทคโนโลยีการเคลือบแบบสุญญากาศ

–บทความนี้เผยแพร่โดยผู้ผลิตเครื่องเคลือบสุญญากาศกว่างตงเจิ้นหัว