Qu'est-ce que la pulvérisation magnétron ?

2024-04-03

La pulvérisation magnétron est un procédé couramment utilisé.PVDLes techniques de préparation de couches minces, qui utilisent les principes du bombardement ionique et de la pulvérisation cathodique, sont obtenues en appliquant des champs électriques et magnétiques statiques à haute fréquence dans un environnement sous vide. Dans ce processus, le matériau se présente sous la forme d'une cible montée à l'intérieur d'une chambre à vide. En appliquant le champ électrique, un plasma se forme à la surface de la cible, tandis que le champ magnétique statique dirige les ions du plasma vers la surface de la cible pour la bombarder. La surface bombardée de la cible libère des atomes ou des molécules qui se déposent à grande vitesse sur la surface du substrat pour former un film mince.

Principe de la pulvérisation magnétron

Le revêtement par pulvérisation est le processus de pulvérisation par bombardement de particules du matériau cible, qui projette des atomes ou des ions sur le substrat et les dépose sur celui-ci pour former une couche de film. La pulvérisation cathodique par magnétron se produit dans la décharge luminescente bipolaire lorsque le champ magnétique additionnel, les électrons sont accélérés par le champ électrique en même temps que par le champ magnétique, ce qui produit un mouvement pendulaire, améliorant la fréquence de collision des électrons et des particules cibles et des ions du gaz de travail, le degré d'ionisation du gaz de travail augmente, la pression du gaz de travail est réduite et les ions du gaz de travail sont accélérés par le champ électrique, l'impact de la cible et la libération d'énergie vers la cible, les atomes ou les ions de la cible sont expulsés du matériau cible, la couche de film se dépose sur la surface du substrat. Une couche de film est déposée sur la surface.

Classification de la pulvérisation magnétron

Classification selon la configuration du champ magnétique

Pulvérisation magnétron planaire (PMS)

Configuration classique de pulvérisation magnétron avec champ magnétique parallèle à la surface de la cible.
Convient pour un dépôt uniforme sur de grandes surfaces.

Pulvérisation magnétron sur cible rotative (RMS)

La cible est tournée dans une forme cylindrique pour prolonger sa durée de vie.
Idéal pour le dépôt de films nécessitant de grandes surfaces et une grande uniformité.

Pulvérisation magnétron à double cible (DMS)

Deux cibles à contrôle magnétique sont utilisées pour minimiser l'accumulation de charges sur la surface de la cible pendant le processus de décharge.
Améliore l'efficacité de la pulvérisation et l'uniformité du film et convient à la préparation de films isolants.

Classification par gaz de traitement

Pulvérisation cathodique (pulvérisation cathodique)

Pulvérisation avec une alimentation en courant continu, adaptée aux cibles conductrices.
Le procédé est simple et convient au dépôt de films métalliques minces.

Pulvérisation magnétron RF (RFMS)

Pulvérisation avec des alimentations RF pour les cibles conductrices et non conductrices.
Convient à la préparation de films isolants tels que les oxydes et les nitrures.

Classification selon l'environnement de dépôt

Pulvérisation magnétron réactive (RMS)

Des gaz de réaction (oxygène, azote, etc.) sont ajoutés à l'argon, qui réagit chimiquement avec le matériau cible pour former un film composé.
Convient à la préparation de films d'oxyde, de nitrure et d'autres films fonctionnels.

Pulvérisation magnétron non réactive (NRMS)

Pulvérisation utilisant uniquement des gaz inertes (par exemple l'argon) pour déposer des couches minces de métaux purs ou d'alliages.
Convient à la préparation de films métalliques minces.

Classification selon les caractéristiques du processus

Pulvérisation magnétron pulsée (PMS)

La décharge contrôlée à l'aide d'une alimentation électrique pulsée améliore la stabilité de la pulvérisation et la qualité du film.
Convient pour réduire la contamination par les particules et améliorer la densité des films.

Pulvérisation magnétron par impulsion à haute puissance (HiPIMS)

Amélioration significative du taux d'ionisation par pulvérisation et de la qualité du film grâce à des impulsions courtes et puissantes.
Convient à la préparation de films à haute densité et à faible teneur en défauts.

Classification par domaine d'application

Pulvérisation magnétron décorative (DMS)

Utilisé dans la préparation de revêtements décoratifs pour des surfaces telles que les boîtiers de téléphones portables, les horloges et les montures de lunettes.
Les cibles utilisées sont principalement des métaux ou des alliages, l'accent étant mis sur la couleur et l'aspect du revêtement.

Pulvérisation magnétron fonctionnelle (FMS)

Il est utilisé pour préparer des films minces ayant des fonctions spécifiques, comme les revêtements optiques, les revêtements protecteurs et les films conducteurs.
L'accent est mis sur les propriétés optiques, électriques et mécaniques du film.

Avantages de la pulvérisation magnétron

Hautement contrôlable : contrôle précis de la composition, de la structure et de l'épaisseur du film.
Respect de l'environnement : l'utilisation de gaz inertes permet de réduire les déchets.
Processus à basse température : convient aux substrats sensibles à la température afin d'éviter les dommages causés par les températures élevées.
Vitesse de dépôt élevée : densité de plasma accrue pour une meilleure efficacité de pulvérisation de la cible.
Faible contamination par les particules : réduit la quantité de particules générées pendant le processus de réaction et améliore la pureté du film.
Applicable à une large gamme de matériaux : Applicable à une large gamme de cibles telles que les métaux, les alliages et les composés.
Convient aux films multicouches : le dépôt de structures multicouches ou de films composites est possible.
Stabilité et répétabilité élevées : stabilité du processus pour la production de masse.
Bonne uniformité du film et forte densification : film dense avec une forte adhérence et une épaisseur uniforme.

Matériaux de pulvérisation courants

Aluminium (Al), cuivre (Cu), titane (Ti), tungstène (W), nickel (Ni), argent (Ag), or (Au), oxyde d'indium et d'étain (ITO), oxyde de zinc (ZnO), oxyde de titane (TiO2), oxyde d'aluminium (Al2O3), nitrure de silicium (Si3N4), nitrure de titane (TiN), nitrure d'aluminium (AlN), carbure de silicium (SiC), carbure de titane (TiC), cibles multicouches en titane/nitrure de titane (Ti / TiN), etc. Cibles multicouches en nitrure de titane (Ti/TiN), etc.

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