İnce film dünyasının iki devi: Magnetron püskürtme ve iyon kaplama arasındaki temel farklılıkların analizi

Magnetron püskürtmesinin özü, "yüksek enerjili iyon bombardımanının + manyetik alan kısıtlamasının işbirliği etkisidir".İnert argon gazı vakum odasına sokulur., ve plazma bir elektrik alanı uyarı ile oluşur; Argon iyonları elektrik alanı tarafından hızlandırılır ve hedef malzemenin yüzeyini bombalar,Hedef malzemenin atomlarını uzaklaştırmak.En önemli nokta, hedefin arkasındaki manyetik alanın, hedef yüzeyinin yakınında elektronları bağlayıp spiral bir hareket gerçekleştirmesidir.Argon gazının iyonizasyon verimliliğini önemli ölçüde artırmak, ve nihayetinde püskürtülmüş hedef malzemenin atomlarının bir film oluşturmak için substrat yüzeyinde eşit bir şekilde birikmesine izin verir.Bu "elektrik alanı hızlandırılması + manyetik alan kısıtlama" tasarımı, geleneksel püskürtmede yavaş üretim hızı ve yüksek substrat sıcaklığının acı noktalarını çözüyor., endüstriyel seri üretim için temel teknoloji haline geldi.

İyon kaplama, "vakum buharlaşması ve püskürtmenin kombinasyonu" olarak bilinen "buharlaşma / püskürtme + iyonlaşma + elektrik alanı hızlandırması"ndan oluşan bir bileşik işlemdir. Temel işlemi şunlardır:İlk olarak, hedef malzeme buharlaşma veya püskürtme yoluyla gaz parçacıkları oluşturur, daha sonra bu parçacıklar yüksek enerjili iyonlara ışık boşaltması ile iyonlaşır; daha sonra,Güçlü bir elektrik alanının etkisi altında, bu iyonlar sadece substrat yüzeyinde kirlilikleri temizlemekle kalmayıp, yüksek kinetik enerjiye sahip substratla güçlü bir bağ oluşturarak substrat'a doğru hızlanır.Bu iyonizasyon çökme yöntemi film katmanı ve alt katman arasındaki bağ gücünde bir sıçrama sağlar.

Yapışkanlık, film katmanının dayanıklılığını ölçmek için temel göstergedir.Deneysel veriler, magnetron püskürtülmüş film katmanlarının yapışkanlığının genellikle3-10N/cmİyon kaplama5-15N/cmÖrneğin, cam substratlar üzerindeki alüminyum film çöküntüsünün testinde, iyon kaplama yapısının yapışkanlığı12N/cm, ki bu da5 kereGeleneksel buharlaşmanın etkisinden daha düşüktür. Tekrarlanan sürtünme sonrasında bile kolayca düşmez. Bu avantaj, substrat üzerindeki iyonların püskürtme etkisinden kaynaklanır.1-5nmKarışık geçiş katmanı, film katmanı ve substrat arasında "atom düzeyinde bağ" elde eder.

Magnetron püskürtmesinin metal film çökme hızı doğrudan üretim verimliliğini etkiler.10-100nm/dakika, ve bileşik filmlerin5-30nm/dakikaİyon plakalama hızı genellikle daha yavaşken, sadece5-50nm/dakikaÖrneğin, ekran ekranlarında kullanılan ITO filmi durumunda, magnetron püskürtmesi bir200nmkalın kaplama1 saatİyon kaplama gerektirirken,2-3 saatBunun nedeni, iyonizasyon işleminin enerjinin bir kısmını tüketmesi ve sonuç olarak etkili olarak depolanmış parçacık sayısının azalmasıdır.

Büyük ölçekli kaplama senaryolarında, magnetron püskürtmesinin tekdüzelik avantajı özellikle açıktır.Magnetron püskürtmesi, büyük alan altyapılarının film kalınlığı sapmasını kontrol edebilir.±1%-5%, İyon kaplamaların tekdüzeliği genellikle±3%-7%Bir ekran paneli üreticisinin üretim verileri, cam substratlı 6. nesil hattı için (1500 mm * 1800 mm), ITO filmi magnetron püskürtme yoluyla depolanır ve kalınlık eşitliği±1%. Sürekli üretim verimi500 adetEn fazla% 97, çok fazla% 85İyon püskürtmesi.

Temel sıcaklık, sürecin uyumluluğunu belirleyen önemli bir parametredir.ve baz sıcaklığı kontrol edilebilirOda sıcaklığı 300°C, ve bazı işlemler oda sıcaklığını bile koruyabilir. İyon bombardımanından kaynaklanan iyon püskürtmesi ısı üretirken, baz sıcaklığı genellikle150-500°CBu farklılık, magnetron püskürtmesinin PET esnek filmleri ve MEMS cihazları gibi ısıya duyarlı malzemelere adapte olmasını sağlar.2μmkalın MEMS kantilever, magnetron püskürtme sadece temel sıcaklığı yükseltir80°C, ve kantilever eğimi sadece0.1 μm& quot;350°Cİyon püskürtmesinin yüksek sıcaklığı kantileverin doğrudan bükülmesine ve başarısız olmasına neden olur.

Magnetron püskürtme, co-püskürtme ve reaktif püskürtme gibi çeşitli modları destekler ve ITO şeffaf iletken filmler, TiN sert filmler vb. dahil olmak üzere çeşitli film türleri hazırlayabilir.ve ITO ve TiN gibi karmaşık malzemelerİyon püskürtmesi, TiAlN ve CrN gibi metal ve seramik sert kaplamaların hazırlanmasında daha yetenekli ve organik malzemelerin ve düşük erime noktası alaşımlarının kaplamasında sınırlamalara sahiptir.Mesela, cep telefonu ekranının esnek devre kartına Cu filmi kaplama yaparken, manyetron püskürtmesi60°C, ve kantilever eğimi sadece0.1 μmYüksek sıcaklık350°Cİyon püskürtmesi PET filminin küçülmesine ve deforme olmasına neden olur ve uygulanmaz.

Magnetron püskürtmesinin en büyük avantajı, istikrarlı üretiminde ve düşük sıcaklıklarda uyarlanabilirliğindedir.Kapalı döngü kontrol sistemi, film kalınlığı ve gaz bileşimi gibi parametreleri gerçek zamanlı olarak izleyebilir., film kalınlığı hatası ile kontrol edilir±0,1nm, ve verim hala üzerinde koruyabilir% 99için30 aralıksız günAynı zamanda, hedef kullanım oranı ulaşılabilir.% 60 - % 80, tasarruf% 20Bununla birlikte, bu teknolojinin sınırlamaları da vardır: zayıf dolgu deliği performansı ve zayıf adım kapsamı yeteneği,ve karmaşık kavisli yüzeylerdeki iyon püskürtmesi kadar tekdüze değildir.; ve ekipman yapısı, daha yüksek başlangıç yatırım maliyeti ile karmaşıktır.

İyon püskürtmesinin öne çıkan özelliği, süper güçlü yapışkanlığı ve yüzey uyumluluğudur. İyon bombardıman etkisi, film katmanının substratın minik gözeneklerine nüfuz etmesini sağlar.Substrat şekli karmaşık olsa bile (böyle bir bıçağın kesme kenarı veya kalıp boşluğu gibi), aynı kapsamı elde edebilir.2μmİyon püskürtmesi (2μmkalın) altında1 kgyük sürtünmesi için100Binlerce kez.Sadece bir aşınma miktarına sahiptir.0.2μmBununla birlikte, iyon püskürtmesinin eksiklikleri de çok açıktır: düşük üretim verimliliği ile sonuçlanan yavaş çökme hızı,Yüksek sıcaklık hassas substratlara zarar vermeye eğilimlidir, ve karmaşık işlem parametresi kontrolü, manyetron püskürtmesinden daha yüksek bir gaz kirliliği giriş riski ile.

Büyük alan tekdüzeliği ve düşük sıcaklıklı çökme avantajları nedeniyle, manyetron püskürtmesi elektronik, optik ve yeni enerji alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır:

• Elektronik endüstrisi: Ekran ekranları için ITO şeffaf iletken filmler, sabit disk manyetik baş elektrotları, esnek devre kartları için Cu filmleri;
• Optik endüstrisi: Gözlük lensleri için yansıma karşıtı filmler, cep telefonu cam kapakları için yansıma karşıtı filmler;
• Yeni enerji endüstrisi: Güneş hücreleri için alüminyum arka alanı, pil elektrotları için kaplama.20nmMagnetron püskürtme ile hazırlanan, bileşen sapması±0,5%, manyetik başın yüksek hassasiyet gereksinimlerini karşılar.

İyon kaplamasının süper güçlü yapışkanlığı, sert kaplamalar ve karmaşık iş parçası kaplamaları için tercih edilen seçim haline getirir:

• İşleme: TiN, TiAlN kesme aletleri ve kalıplar için ultra sert kaplamalar, kullanım ömrünü3-10 kere;
• Dekorasyon endüstrisi: Banyo donanımları ve yüksek kaliteli saatler için, güzellik ve dayanıklılığı birleştiren aşınmaya dayanıklı dekoratif filmler;
• Havacılık: Motor bıçakları ve dişlileri için yüksek sıcaklık koruyucu kaplamalar, yüksek sıcaklıklara dayanabilir800°C.

Otomotiv kalıp alanında, iyon kaplama TiAlN kaplamasının sertliği3200HV, kalıp sürekli damgalama izin verir100Binlerce kez.ya da daha fazla açık bir aşınma olmadan.