В чем разница между ионным распылением и магнетронным распылением?

Распыление — широко используемый метод физического осаждения из паровой фазы (PVD) для нанесения тонких пленок. Он включает в себя выброс атомов из твердого материала мишени путем бомбардировки его энергичными частицами, как правило, ионами или электронами. Выброшенные атомы конденсируются на подложке, образуя тонкую пленку. Существуют различные типы методов распыления, включая ионное распыление и магнетронное распыление. Хотя оба метода основаны на одних и тех же фундаментальных принципах, между ними существуют значительные различия с точки зрения параметров процесса, конструкции оборудования и получаемых свойств пленки. В этой статье мы сравним и сопоставим метод покрытия ионным распылением и метод покрытия магнетронным распылением, подчеркнув их преимущества и недостатки.

Метод нанесения покрытий методом ионного распыления

Ионное распыление — это тип распыления, при котором в качестве бомбардирующих частиц используются ионы. Ионы ускоряются до высоких энергий и направляются к материалу мишени. Когда ионы сталкиваются с мишенью, они передают свою кинетическую энергию атомам мишени, заставляя их выталкиваться с поверхности. Выброшенные атомы затем движутся по прямой и оседают на подложке, образуя тонкую пленку.

Ионное распыление имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами распыления, включая высокую скорость осаждения, хорошую однородность пленки и низкий нагрев подложки. Это также высоконаправленный процесс, что означает, что толщину пленки можно контролировать, регулируя угол падения ионов. Однако ионное распыление требует высоковакуумной среды, чтобы избежать рассеивания газа, что может снизить скорость осаждения и качество пленки. Высокая энергия ионов также может привести к повреждению целевого материала, что приведет к плохой адгезии пленки и увеличению плотности дефектов.

Метод нанесения покрытия методом магнетронного распыления

Магнетронное распыление — это тип распыления, который использует магнитное поле для ограничения плазмы и повышения эффективности ионизации. Магнитное поле создается набором постоянных магнитов или электромагнитом, который захватывает электроны и ионы вблизи поверхности мишени, увеличивая их плотность и частоту столкновений. Повышенная эффективность ионизации приводит к более высокой скорости осаждения и лучшему качеству пленки по сравнению с обычным ионным распылением.

Магнетронное распыление имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами распыления, включая высокую скорость осаждения, хорошую однородность пленки и низкий нагрев подложки. Оно также имеет более низкую энергию ионов по сравнению с ионным распылением, что снижает риск повреждения целевого материала и улучшает адгезию пленки. Магнитное поле также способствует более изотропному осаждению, что позволяет лучше покрывать сложные формы и узоры. Однако магнетронное распыление требует более сложной конструкции оборудования и более высокого энергопотребления по сравнению с ионным распылением.