При мощном импульсном магнетронном распылении (HiPIMS) импульс напряжения обычно представляет собой высокое пиковое напряжение, подаваемое короткими импульсами, с длительностью импульсов от 50 до 200 микросекунд и частотой около 500 Гц. Рабочий цикл обычно составляет менее 10%, то есть время "включения" импульса значительно короче времени "выключения" между импульсами.
Подробное объяснение:
-
Высокое пиковое напряжение: Напряжение, применяемое в HiPIMS, характеризуется высокими пиковыми значениями. Такое высокое напряжение необходимо для достижения высоких плотностей мощности, требуемых для эффективного напыления. Точное значение напряжения может варьироваться в зависимости от конкретной установки и используемых материалов, но обычно оно находится в диапазоне от 100 до 3 кВ, как указано в справочнике для типичной современной магнетронной установки для напыления.
-
Короткая длительность импульсов: Импульсы в HiPIMS очень короткие, обычно от 50 до 200 микросекунд. Такая короткая длительность позволяет сконцентрировать энергию в короткий промежуток времени, что усиливает ионизацию напыляемых частиц и приводит к более высокой степени ионизации по сравнению с непрерывным напылением постоянным током. Такая высокая степень ионизации благоприятна для улучшения качества и адгезии пленки.
-
Низкая частота и рабочий цикл: Частота импульсов в HiPIMS относительно низкая, около 500 Гц, а рабочий цикл составляет менее 10 %. Низкий рабочий цикл означает, что система проводит большую часть времени в "выключенном" состоянии, что позволяет ей охладиться и стабилизироваться между импульсами. Такой прерывистый режим работы помогает контролировать температуру и предотвращать тепловое повреждение мишени и подложки.
-
Режимы работы: В зависимости от длительности и частоты импульсов система HiPIMS может работать как в режиме напряжения, так и в режиме тока. В режиме напряжения, который характерен для более коротких импульсов и высоких частот, основное внимание уделяется быстрому изменению напряжения для ускорения ионов. В режиме тока, который чаще всего используется при более длинных импульсах и низкой частоте, система поддерживает постоянный ток для поддержания процесса напыления.
Выводы:
Импульс напряжения в HiPIMS разработан таким образом, чтобы максимизировать плотность мощности, подаваемой на мишень, при минимизации общего энергопотребления и тепловых эффектов. Это достигается за счет использования высоких пиковых напряжений, коротких длительностей импульсов, низких частот и низкого рабочего цикла. Такая установка не только повышает скорость осаждения и качество пленки, но и обеспечивает лучший контроль над процессом осаждения, что делает HiPIMS универсальным и эффективным методом осаждения тонких пленок.
