Typ osadzania przez napylanie

Źródła rozpylania często wykorzystują magnetrony, które wykorzystują silne pola elektryczne i magnetyczne, aby ograniczyć naładowane cząstki plazmy w pobliżu powierzchni celu rozpylającego. W polu magnetycznym elektrony podążają spiralnymi ścieżkami wokół linii pola magnetycznego, ulegając bardziej jonizującym zderzeniom z gazowymi substancjami neutralnymi w pobliżu powierzchni docelowej, niż mogłoby się to zdarzyć w innym przypadku. (Ponieważ materiał docelowy jest wyczerpany, profil erozji "toru wyścigowego" może pojawić się na powierzchni celu). Gazem napylonym jest zwykle gaz obojętny, taki jak argon . Dodatkowe jony argonu powstałe w wyniku tych kolizji prowadzą do wyższej szybkości osadzania. W ten sposób osocze można również utrzymywać pod niższym ciśnieniem. Rozpylane atomy są naładowane neutralnie, a zatem pułapka magnetyczna nie ma na nie wpływu. Można uniknąć gromadzenia się ładunków na celach izolacyjnych za pomocą rozpylania RF, gdzie znak odchylenia anodą-katodą zmienia się z dużą szybkością (zwykle 13,56 MHz ). Rozpylanie RF działa dobrze w celu wytworzenia wysoce izolujących filmów tlenkowych, ale z dodatkowym kosztem zasilaczy RF i sieci dopasowujących impedancję. Bezpańskie pola magnetyczne wyciekające z ferromagnetycznych celów także zakłócają proces rozpylania. Specjalnie zaprojektowane pistolety rozpylające z niezwykle silnymi magnesami trwałymi często muszą być stosowane w kompensacji.

Napylanie jonowe

Napylanie jonowe (IBS) to metoda, w której cel znajduje się na zewnątrz źródła jonów . Źródło może pracować bez jakiegokolwiek pola magnetycznego, jak w mierniku jonizacji gorącym włóknem . W źródle Kaufmana jony powstają w wyniku zderzeń z elektronami, które są ograniczone przez pole magnetyczne jak w magnetronie. Są one następnie przyspieszane przez pole elektryczne emitowane z siatki w kierunku celu. Gdy jony opuszczają źródło, są neutralizowane przez elektrony z drugiego zewnętrznego włókna. IBS ma tę zaletę, że energia i strumień jonów może być kontrolowany niezależnie. Ponieważ strumień, który trafia w cel, składa się z neutralnych atomów, można izolować cele izolujące lub przewodzące. Firma IBS znalazła zastosowanie w produkcji głowic cienkowarstwowych do napędów dyskowych . Gradient ciśnienia między źródłem jonów a komorą próbki jest generowany przez umieszczenie wlotu gazu u źródła i wystrzelenie przez rurkę do komory próbki. Oszczędza to gaz i zmniejsza zanieczyszczenie w aplikacjach UHV . Główną wadą IBS jest duża ilość czynności konserwacyjnych wymaganych do utrzymania pracy źródła jonów.

Reaktywne rozpylanie

W reaktywnym rozpylaniu, napylone cząstki ulegają reakcji chemicznej przed powlekaniem podłoża. Zdeponowana folia różni się od materiału docelowego. Reakcja chemiczna, której poddawane są cząstki, jest reakcją z gazem reaktywnym wprowadzanym do komory do napylania, takim jak tlen lub azot; Folie tlenkowe i azotkowe są często wytwarzane przy użyciu reaktywnego rozpylania. Skład folii może być kontrolowany przez zmianę względnych ciśnień gazów obojętnych i reaktywnych. Stechiometria folii jest ważnym parametrem optymalizującym właściwości funkcjonalne, takie jak naprężenie w SiNx i współczynnik załamania SiOx.

Odkładanie wspomagane jonami

W osadzaniu wspomaganym jonami (IAD) podłoże jest poddawane działaniu wiązki jonów wtórnych działającej z mniejszą mocą niż pistolet do rozpylania. Zwykle źródło Kaufmana, takie jak używane w IBS, dostarcza wiązkę wtórną. IAD może być stosowany do osadzania węgla w postaci diamentu na podłożu. Wszelkie atomy węgla lądujące na podłożu, które nie zostaną prawidłowo połączone w diamentowej sieci krystalicznej, zostaną odrzucone przez wiązkę wtórną. NASA wykorzystała tę technikę do eksperymentowania z osadzaniem filmów diamentowych na łopatach turbin w latach 80. IAD jest stosowany w innych ważnych zastosowaniach przemysłowych, takich jak tworzenie płaskich powłok z amorficznego węgla na talerzach twardych dysków i powłokach z twardego azotku metalu przejściowego na implantach medycznych.

Wysyłanie za pomocą wysokiej wartości (HiTUS)

Napylanie może być również wykonywane przez zdalne generowanie plazmy o wysokiej gęstości. Plazma jest wytwarzana w bocznej komorze otwierającej się w głównej komorze procesowej, zawierającej cel i powlekane podłoże . Ponieważ plazmę wytwarza się zdalnie, a nie z samego celu (jak w przypadku konwencjonalnego rozpylania magnetronowego ), prąd jonów do celu jest niezależny od napięcia przyłożonego do celu.

Wysokoenergetyczne impulsowe rozpylanie magnetronowe (HiPIMS)

HiPIMS to metoda fizycznego osadzania par cienkich warstw, która jest oparta na magnetronowym napylaniu jonowym. HiPIMS wykorzystuje wyjątkowo wysoką gęstość mocy rzędu kW / cm2 w krótkich impulsach (impulsach) rzędu dziesiątek mikrosekund przy niskim cyklu pracy <>

Rozpylanie strumienia gazu

Rozpylanie z przepływem gazu wykorzystuje efekt pustej katody , taki sam efekt, w którym działają lampy z wklęsłymi katodami . W rozpylaniu strumienia gazu gaz roboczy, taki jak argon, przepuszcza się przez otwór w metalu poddanym ujemnemu potencjałowi elektrycznemu. Zwiększone gęstości plazmy występują w pustej katodzie, jeżeli ciśnienie w komorze p i charakterystyczny wymiar L pustej katody są zgodne z prawem Paschy 0,5 Pa · m p · L <5 pa="" ·=""> Powoduje to duży strumień jonów na otaczających powierzchniach i duży efekt rozpylania. Napylanie katalityczne oparte na drążonych katodach może zatem być związane z dużymi szybkościami osadzania do wartości kilku μm / min.