I. panorama general y antecedentes de la industria

1.1 Posición del chorro de magnetón

El chorro de magnetron esDepósito físico en fase de vapor (pvd)Uno de los métodos comunes y eficientes de preparación de películas finas en la tecnología. Utiliza un campo magnético para restringir los electrones en el plasma y mejorar la tasa de ionización del gas, logrando así una deposición de película fina uniforme y de alta velocidad a baja presión y temperatura del sustrato.

ConSemiconductores, paneles de visualización, nueva energía, ingeniería de superficiesLos requisitos para las propiedades de las películas delgadas (uniformidad de espesor, controlabilidad de composición, adherencia, densidad) en otros campos han mejorado continuamente, y el equipo de pulverización de control magnético se ha convertido en el equipo central de fabricación.

1.2 tendencias de desarrollo de la industria

　　Proceso avanzado de semiconductores: las capas de interconexión metálica, las capas de bloqueo y las capas aislantes requieren alta uniformidad y pureza de las películas.

　　Visualización y fotoelectricidadProducción a gran escala de películas conductoras transparentes ito, puertas metálicas y películas multicapa ópticas.

　　Nueva energía: células solares de película delgada (cigs, cdte), electrodos de baterías de litio y recubrimiento electrolítico de Estado sólido.

　　Recubrimiento funcional: cuchillo de carburo cementado, capa resistente al desgaste del molde, recubrimiento decorativo.

El mercado mundial de equipos de pulverización magnética ha crecido constantemente, especialmente China continental, taiwán, Corea del Sur y Japón han mostrado un desempeño activo en la expansión de la capacidad y la iteración tecnológica.

II. principios de funcionamiento

2.1 procesos físicos básicos

El núcleo del chorro de magnetrón es utilizarIones de alta energía bombardean la superficie del objetivoHacer que los átomos o moléculas del objetivo se escapen (chorrean) y depositar en la superficie de la matriz para formar una película delgada. Los principales pasos son los siguientes:

　　Establecimiento de un entorno de vacío

Bombear la cavidad al vacío más alto (10 a 10 pa) para reducir la contaminación de la película por gases residuales.

　　Cargar gas de trabajo

Por lo general, es argón (ar), y algunos procesos agregan gases de reacción (o‸ n, n, ch, etc.) para formar películas compuestas.

　　Producción de plasma

La aplicación de alta tensión (dc o radiofrecuencia) entre el objetivo y la matriz provoca una descarga de brillo que forma un plasma que contiene ar, electrones, etc.

　　El campo magnético restringe los electrones secundarios

Colocar un imán permanente o una bobina electromagnética cerca de la superficie del objetivo para formar un campo magnético cerrado (campo magnético "en forma de pista" común) para que los electrones secundarios se muevan en espiral a lo largo de la línea de fuerza magnética, prolongar su camino en la zona de plasma, mejorar significativamente la tasa de ionización de argón, mejorar la eficiencia del chorro y reducir el aumento de temperatura del sustrato.

　　Pulverización Atómica del objetivo

Ar de alta energía bombardea el objetivo, y los átomos del objetivo obtienen energía cinética para volar fuera de la red cristalina hacia la matriz.

　　Depósito de película fina

Los átomos salpicados migran, se forman en núcleos y crecen en películas finas en la superficie de la matriz; Si se introduce gas de reacción, se pueden reaccionar en la superficie para producir películas compuestas como óxidos y nitruros.

2.2 acción y ventajas del campo magnético

　　Aumentar la tasa de ionización: extensión de la ruta electrónica → ionización de más átomos de Ar → mayor rendimiento de pulverización

　　Reducir la temperatura del sustrato: reducir el bombardeo directo de electrones de alta energía sobre el sustrato → poca carga térmica, adecuada para sustratos sensibles al calor

　　Aumentar la tasa de deposición: la tasa de salpicaduras de diodos puede aumentar varias veces en comparación con los diodos ordinarios

　　Mejorar la uniformidad del espesor de la película: la distribución de la densidad de plasma es más uniforme → la consistencia de la deposición a gran escala es buena

III. tipos principales

tipo	Modo de alimentación	característica	Aplicaciones típicas
Chorro de magnetrón de corriente continua (dc)	Fuente de alimentación DC	Adecuado para objetivos conductores (metales), alta tasa de depósito	Películas metálicas de cobre, al y mo
Chorro de magnetrón de radiofrecuencia (rf)	Fuente de alimentación de radiofrecuencia (13,56 mhz)	Se puede utilizar en objetivos aislantes (cerámica, óxido)	ITO y SiO ₂、Al₂O₃
Chorro de magnetrón de frecuencia intermedia / pulso	AC de frecuencia intermedia o DC pulsado	Reducir el arco y mejorar la uniformidad de la película	Película de aleación, película multicapa
Chorro de magnetrón reactivo	Añadir gas de reacción	Se pueden preparar películas compuestas	TiN y SiO ₂、 ZnO

IV. áreas de aplicación en la deposición de películas finas

4.1 semiconductores y Microelectrónica

　　Capa de interconexión metálica: películas metálicas como cobre, al y W se utilizan para llenar los cables internos y los agujeros de contacto del chip.

　　Capa de bloqueo / capa de semilla: ti, tin, ta, tan evitan la difusión de metales y promueven la adhesión de la capa de semillas recubiertas.

　　Capa dieléctrica: sio ₃ y si ₃ N ₄ se utilizan como capas aislantes y pasivas.

4.2 pantalla plana y fotoelectricidad

　　Película conductora transparente (tco): ito (in₃: sn), azo (zno: al) para electrodos LCD / oled, pantallas táctiles.

　　Puertas metálicas y capas reflectantes: ag, al y mo se utilizan para líneas metálicas de placas traseras y mejora de la reflexión.

　　Película óptica: la película dieléctrica multicapa realiza funciones de mejora de la permeabilidad, alta reacción y filtro.

4.3 nuevas áreas energéticas

　　Células solares de película delgada: capa absorbente cigs y cdte; Capa de ventana de zno, I - zno.

　　Batería de litio: recubrimiento negativo a base de silicio y carbono; Película electrolítica de Estado sólido.

　　Pilas de combustible：Pt、 Deposición de películas de catalizadores cargados en carbono.

4.4 ingeniería de superficies y recubrimientos funcionales

　　Recubrimiento duro: tin, crn, ticn mejoran la resistencia a la abrasión de herramientas y moldes.

　　Película anticorrosiva / decorativa：Ni、Cr、Au、 El tioš de color se utiliza en hardware, relojes, decoración arquitectónica.

　　Recubrimiento de barrera térmica (con otros procesos): películas cerámicas como ysz (zirconia estable de óxido de itrio).

V. ventajas y desafíos tecnológicos

5.1 ventajas

　　Composición controlable: se pueden preparar películas de metales puros, aleaciones y compuestos

　　La película tiene una fuerte adherencia.: el bombardeo de partículas de alta energía mejora la Unión de la interfaz

　　Buena uniformidad a gran escala: adecuado para la producción industrial continua

　　Buena repetibilidad y fácil automatización del proceso

5.2 desafíos

　　Baja tasa de utilización del objetivo: el centro del objetivo circular se pulveriza rápidamente y el borde es lento, y la tasa de utilización suele ser inferior al 30%; Se puede mejorar a un objetivo giratorio.

　　Desigualdad de plasma: la deposición a gran escala es propensa a gradientes de espesor / composición, y es necesario optimizar el diseño del campo magnético y el flujo de aire.

　　El control del chorro reactivo es difícil: la presión parcial del gas de reacción debe controlarse con precisión, de lo contrario se producirá intoxicación del objetivo (el compuesto aislante cubre el objetivo y provoca la descarga de arco).

　　Altos costos de inversión y mantenimiento de equipos: el sistema de vacío, la fuente de alimentación y el sistema de campo magnético son precisos y los requisitos técnicos de mantenimiento son altos.

VI. tendencias de desarrollo

　　Chorro de magnetrón pulsado de alta potencia (hipims): la alta potencia máxima produce plasma de alta tasa de ionización, que puede preparar películas de cristal nanocristalino o cilíndrico más cercanas a las propiedades de bloque y mejorar la densidad y las propiedades de las películas.

　　Pulverización de gran área / rollo a rollo (r2r): frente a la visualización flexible y la fotovoltaica de película delgada, se logra una producción continua y se reducen los costos.

　　Control inteligente y digital: introducir el sistema PLC + mes para realizar el monitoreo en tiempo real y el ajuste adaptativo de los parámetros del proceso, y mejorar la tasa de rendimiento y la consistencia.

　　Fabricación verde: reducir las emisiones de gases nocivos, mejorar la tasa de utilización de los objetivos y desarrollar tecnologías de objetivos reciclables.

　　Depósito compuesto multifuncional: combinación de asistencia de haz de iones y pretratamiento de plasma para lograr la modificación de la interfaz o la deposición integrada de heteroestructuras multicapa.

VII. observaciones finales

　Equipo de recubrimiento por pulverización de magnetrónConAlta velocidad, uniforme y controlableLa capacidad de depósito de películas delgadas ha ocupado una posición importante en semiconductores, fotoelectricidad, energía, ingeniería de superficies y otros campos. Con el progreso del pulso de alta potencia, la continuidad a gran escala y el control inteligente, desempeñará un papel más importante en la próxima generación de fabricación de películas de alto rendimiento. Los participantes de la industria deben estar enOptimización de objetivos, control de uniformidad de plasma, inteligencia de equiposY otros aspectos continúan innovando para satisfacer la creciente demanda del mercado de películas de alta calidad.