Można je podzielić na rozpylanie magnetronowe prądu stałego i rozpylanie magnetronowe RF.
Metoda rozpylania DC wymaga, aby tarcza mogła przenieść ładunek dodatni uzyskany w procesie bombardowania jonami na katodę znajdującą się z nią w bliskim kontakcie, a wówczas metoda ta może jedynie napylać dane przewodnika, co nie jest odpowiednie dla danych izolacji, ponieważ ładunku jonowego na powierzchni nie można zneutralizować podczas bombardowania celu izolacyjnego, co doprowadzi do wzrostu potencjału na powierzchni celu, a prawie całe przyłożone napięcie zostanie przyłożone do celu, więc szanse na przyspieszenie jonów i jonizację pomiędzy dwa bieguny zostaną zmniejszone lub nawet nie będą mogły zostać zjonizowane. Prowadzi to do awarii ciągłego wyładowania, a nawet przerwania wyładowania i przerwania rozpylania.Dlatego do izolowania celów lub obiektów niemetalowych o słabej przewodności należy stosować rozpylanie o częstotliwości radiowej (RF).
Proces rozpylania obejmuje złożone procesy rozpraszania i różne procesy przenoszenia energii: po pierwsze, padające cząstki zderzają się elastycznie z atomami docelowymi, a część energii kinetycznej padających cząstek zostanie przekazana atomom docelowym.Energia kinetyczna niektórych atomów docelowych przekracza barierę potencjału utworzoną przez inne atomy wokół nich (5-10ev dla metali), a następnie są one wyrzucane z siatki kratowej, tworząc atomy poza miejscem docelowym, i dalej powtarzające się zderzenia z sąsiednimi atomami co skutkuje kaskadą kolizji.Kiedy ta kaskada zderzeń dotrze do powierzchni celu, jeśli energia kinetyczna atomów znajdujących się blisko powierzchni celu jest większa niż energia wiązania powierzchni (1-6ev dla metali), atomy te oddzielą się od powierzchni celu i wejść do próżni.
Powlekanie napylające to umiejętność wykorzystania naładowanych cząstek do bombardowania powierzchni celu w próżni, w celu spowodowania gromadzenia się bombardowanych cząstek na podłożu.Zazwyczaj do generowania padających jonów stosuje się wyładowanie jarzeniowe w gazie obojętnym pod niskim ciśnieniem.Tarcza katodowa jest wykonana z materiałów powłokowych, podłoże służy jako anoda, do komory próżniowej wprowadza się argon 0,1–10 Pa lub inny gaz obojętny, a wyładowanie jarzeniowe następuje pod działaniem katody (tarczy) 1–3 kv DC ujemna wysoka napięciem lub napięciem RF 13,56 MHz.Zjonizowane jony argonu bombardują powierzchnię celu, powodując rozpryskiwanie się atomów celu i gromadzenie się na podłożu, tworząc cienką warstwę.Obecnie istnieje wiele metod rozpylania, w tym głównie rozpylanie wtórne, rozpylanie trzeciorzędowe lub czwartorzędowe, rozpylanie magnetronowe, rozpylanie docelowe, rozpylanie RF, rozpylanie polaryzacyjne, rozpylanie asymetrycznej komunikacji RF, rozpylanie wiązką jonów i rozpylanie reaktywne.
Ponieważ napylone atomy są rozpryskiwane po wymianie energii kinetycznej z jonami dodatnimi o energii dziesiątek elektronowoltów, napylone atomy mają wysoką energię, co sprzyja poprawie zdolności dyspergowania atomów podczas układania w stosy, poprawianiu dokładności ułożenia stosów i tworzeniu tak przygotowana folia charakteryzuje się dużą przyczepnością do podłoża.
Podczas rozpylania, po zjonizowaniu gazu, jony gazu pod wpływem pola elektrycznego lecą do tarczy połączonej z katodą, a elektrony lecą do wnęki uziemionej ściany i podłoża.W ten sposób przy niskim napięciu i niskim ciśnieniu liczba jonów jest mała, a moc rozpylania celu jest niska;Przy wysokim napięciu i wysokim ciśnieniu, chociaż może pojawić się więcej jonów, elektrony lecące do podłoża mają dużą energię, co łatwo powoduje ogrzanie podłoża, a nawet wtórne rozpylanie, wpływające na jakość folii.Ponadto znacznie zwiększa się prawdopodobieństwo zderzenia atomów docelowych z cząsteczkami gazu w procesie lotu na podłoże.Dlatego zostanie rozproszony po całej wnęce, co nie tylko zmarnuje cel, ale także zanieczyści każdą warstwę podczas przygotowywania folii wielowarstwowych.
Aby zaradzić powyższym niedociągnięciom, w latach 70. XX wieku opracowano technologię rozpylania magnetronowego prądu stałego.Skutecznie przezwycięża wady związane z niską szybkością rozpylania katodowego i wzrostem temperatury podłoża powodowanym przez elektrony.Dlatego został szybko opracowany i szeroko stosowany.
Zasada jest następująca: w przypadku rozpylania magnetronowego, ponieważ poruszające się elektrony poddawane są działaniu siły Lorentza w polu magnetycznym, ich orbita ruchu będzie ruchem krętym lub wręcz spiralnym, a ich tor ruchu wydłuży się.Dlatego zwiększa się liczba zderzeń z cząsteczkami gazu roboczego, tak że zwiększa się gęstość plazmy, a następnie znacznie poprawia się szybkość rozpylania magnetronowego i może pracować pod niższym napięciem i ciśnieniem rozpylania, aby zmniejszyć tendencję do zanieczyszczenia folii;Z drugiej strony poprawia także energię atomów padających na powierzchnię podłoża, dzięki czemu można w dużym stopniu poprawić jakość folii.Jednocześnie, gdy elektrony tracące energię w wyniku wielokrotnych zderzeń dotrą do anody, stają się elektronami niskoenergetycznymi i wtedy podłoże nie ulegnie przegrzaniu.Dlatego rozpylanie magnetronowe ma zalety „dużej prędkości” i „niskiej temperatury”.Wadą tej metody jest to, że nie można przygotować folii izolacyjnej, a nierównomierne pole magnetyczne stosowane w elektrodzie magnetronowej będzie powodować oczywiste nierówne trawienie targetu, co skutkuje niskim stopniem wykorzystania targetu, który zwykle wynosi tylko 20% - 30 %.
Czas publikacji: 16 maja 2022 r