I. ОБЩИЙ ОБЗОР И ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1.1 Положение магнитного распыления

Магнитное распыление (Magnetron Sputtering) являетсяФизическое осаждение в газовой фазе (PVD)Один из наиболее распространенных и эффективных методов изготовления пленки в технологии. Он использует магнитное поле, чтобы удерживать электроны в плазме и повышать скорость ионизации газа, обеспечивая высокоскоростное и равномерное осаждение пленки при более низком давлении и температуре фундамента.

СПолупроводники, дисплеи, новые источники энергии, поверхностная инженерияТакие области, как требования к производительности пленки (однородность толщины, контролируемость состава, адгезия, плотность) постоянно совершенствуются, оборудование для распыления с магнитным управлением стало основным оборудованием для производства.

1.2 Тенденции развития отрасли

　　Продвинутый процесс производства полупроводников:: Металлические межсоединения, блокирующие слои, диэлектрические слои и т. Д. Требуют высокой однородности и чистоты пленки.

　　Показать & фотоэлектрические:: Массовое производство прозрачных проводящих пленок ITO, металлических сеток, оптических многослойных пленок.

　　новая энергия:: тонкопленочные солнечные элементы (CIGS, CdTe), электроды литиевых батарей и твердотельные электролитные покрытия.

　　Функциональное покрытие:: Жесткий сплавный нож, износостойкий слой формы, декоративное покрытие.

Глобальный рынок оборудования для магнитного распыления неуклонно растет, в частности, материковый Китай, Тайвань, ЮжнаяКорея и Япония демонстрируют активность в расширении производственных мощностей и технологической итерации.

II. Принцип работы

2.1 Основные физические процессы

В основе магнитного распыления лежит использованиеИонная бомбардировка поверхности мишени высокой энергиейВыделение (распыление) атомов или молекул - мишеней и осаждение на поверхности матрицы для образования пленки. Основными шагами являются:

　　Создание вакуумной среды

Выдача полости до высокого вакуума (10⁻ - 10⁻Па) для уменьшения загрязнения пленки остаточными газами.

　　Заполнение рабочим газом

Как правило, аргон (Ar), некоторые процессы добавляют реакционные газы (Oneneneek, Nneneneed, CH и т. Д.), чтобы сформировать тонкую пленку соединения.

　　Производство плазмы

Между мишенью и матрицей применяется высокое давление (постоянный ток или радиочастота), которое вызывает тлеющий разряд, образуя плазму, содержащую Ar, электроны и т. Д.

　　Квадратный электрон, связанный магнитным полем

Располагая постоянный магнит или электромагнитную катушку вблизи поверхности мишени, образуя замкнутое магнитное поле (обычное магнитное поле « взлетно - посадочной полосы»), вторичный электрон движется по спирали магнитной линии, расширяя свой путь в плазменной зоне, значительно увеличивая скорость ионизации аргона, повышая эффективность распыления и снижая повышение температуры фундамента.

　　атомное распыление мишени

Высокоэнергетическая Ar ⁺ бомбардирует мишень, атом - мишень получает кинетическую энергию от решетки и летит к матрице.

　　тонкопленочные отложения

Атомы распыления перемещаются по поверхности матрицы, образуют ядро и вырастают в пленку; Если вводится реакционный газ, то на поверхности реакции могут образовываться мембраны оксидов, нитридов и других соединений.

2.2 Роль и преимущества магнитного поля

　　Повышение темпов ионизации:: Продление пути электрона → Больше ионизации атомов AR → Более высокая производительность распыления

　　Снижение температуры фундамента:: Уменьшение прямой бомбардировки высокоэнергетическими электронами базовой пластины → Небольшая тепловая нагрузка, подходящая для термочувствительной матрицы

　　Увеличение скорости осажденияСкорость разбрызгивания по сравнению с обычным диодом может быть увеличена в несколько раз

　　Улучшение равномерности толщины мембраны: Плотность плазмы распределяется более равномерно → большая площадь осадков хорошо согласована

III. Основные виды

тип	Режим питания	особенность	Типичное применение
Магнитное распыление постоянного тока (DC)	Источник питания DC	Применяется к проводящим мишеням (металлам) с высокой скоростью осаждения	Металлическая пленка Cu, Al, Mo
Радиочастотное магнитное распыление (RF)	Источник питания RF (13,56   МГц)	Может использоваться для изоляции мишеней (керамика, оксиды)	ИТО, СИО ₂、Al₂O₃
Среднечастотное / импульсное магнитное распыление	Коммутатор средней частоты или импульс DC	Уменьшение дуги и улучшение однородности мембраны	Сплавная пленка, многослойная пленка
Реакционное магнитное распыление	Реакционный газ	Приготовляемая пленка	Тин, Сио ₂、 ЗнО

Области применения в тонкопленочных отложениях

4.1 Полупроводники и микроэлектроны

　　Металлический интерцептивный слой:: Металлические пленки, такие как Cu, Al и W, используются для заполнения внутренних проводов чипа и контактных отверстий.

　　Блокирующий слой / слой семянTi, TiN, Ta, TaN предотвращают распространение металлов и способствуют адгезии гальванического семенного слоя.

　　Дизельный слой:: В качестве изоляционных и пассивированных слоев используются SiOneneneek и Sinenenebj N.

4.2 Пластинный дисплей и фотоэлектрический

　　Прозрачная проводящая мембрана (TCO):: ITO (In2Oneneneen: Sn), AZO (ZNO: Al) для LCD / OLED электродов, сенсорных экранов.

　　Металлическая сетка и отражатель: Ag, Al, Mo используются для металлических линий задней панели, усиления отражения.

　　Оптическая пленка: многослойная диэлектрическая пленка для достижения прозрачности, высокой обратной реакции, фильтрации и других функций.

4.3 Новые области энергетики

　　тонкопленочный солнечный элемент:: абсорбционный слой CIGS, CdTe; Оконный уровень ZnO, i - ZnO.

　　Литий-ионный аккумулятор:: покрытие с отрицательными полюсами на основе кремния и углерода; Твердотельные электролитные пленки.

　　Топливные элементы：Pt、 Углеродные катализаторы осаждение пленки.

4.4 Инженерное и функциональное покрытие поверхности

　　Жесткое покрытие:: TiN, CrN, TiCN повышают износостойкость ножей и форм.

　　Антисептические / декоративные пленки：Ni、Cr、Au、 Цветной TiOneneneek используется в металле, часах, архитектурной отделке.

　　Термобарьерное покрытие (в сочетании с другими процессами):: керамические пленки, такие как YSZ (оксид иттрия стабилизированный оксид циркония).

V. Технологические преимущества и проблемы

5.1 Преимущества

　　Компонент можно контролировать:: Готовятся пленки из чистых металлов, сплавов, соединений

　　Сила сцепления мембраны:: Бомбардировка частиц высокой энергии усиливает соединение интерфейса

　　Большая однородность.Подходит для непрерывного промышленного производства

　　Процесс повторяется хорошо, легко автоматизируется.

5.2 Вызовы

　　Низкий коэффициент использования мишеней:: центр круглой мишени быстро распыляется, край медленный, коэффициент использования обычно <   30%; Может быть улучшена для вращающейся мишени.

　　Плазма неравномерна.:: Крупномасштабные осадки подвержены градиентам толщины / состава, что требует оптимизации конструкции магнитного поля и воздушного потока.

　　Управлять реакцией очень сложно.:: Раздельное давление реакционного газа требует точного контроля, иначе может возникнуть целевое отравление (изоляционное соединение покрывает мишень, вызывая дуговой разряд).

　　Высокая стоимость инвестиций и технического обслуживания оборудования: Вакуумные системы, источники питания, системы магнитного поля точны, технические требования к обслуживанию высоки.

VI. ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ

　　Мощное импульсное магнитное распыление (HiPIMS):: Высокая пиковая мощность генерирует плазму с высокой скоростью ионизации, которая может готовить нанокристаллы или цилиндрические пленки, которые ближе к массивным свойствам, повышая плотность и производительность мембраны.

　　Большие площади / распыление по рулонам (R2R): Для гибкого отображения и тонкопленочной фотовольтаики, для достижения непрерывного производства, снижения затрат.

　　Интеллектуальный и цифровой контроль:: Внедрение системы PLC + MES для реализации мониторинга технологических параметров в режиме реального времени и адаптивной регулировки, повышения хорошей скорости и согласованности.

　　Зеленое производство:: Сокращение выбросов вредных газов, повышение коэффициента использования целевого материала, разработка технологий рециркуляции целевого материала.

　　Многофункциональное комплексное осаждение:: В сочетании с помощью ионного пучка, предварительной обработкой плазмы для достижения интерфейса модификации или многослойного гетероструктурного интегрированного осаждения.

VII. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

　Оборудование для покрытия методом магнитного распыленияС помощьюВысокоскоростная, однородная, управляемаяСпособность к осаждению тонкой пленки заняла важное место в таких областях, как полупроводники, фотоэлектричество, энергетика, поверхностная инженерия. С развитием импульсов высокой мощности, непрерывности на большой площади и интеллектуального управления он будет играть большую роль в производстве высокопроизводительных пленок следующего поколения. Участникам отрасли необходимоОптимизация мишеней, регулирование однородности плазмы, интеллектуальное оборудованиеНепрерывные инновации для удовлетворения растущего спроса на высококачественные пленки на рынке.