تشمل عملية الرش المغنطروني بشكل رئيسي نقل بلازما التفريغ، ونقش الهدف، وترسيب الأغشية الرقيقة، وغيرها من العمليات. يؤثر المجال المغناطيسي على عملية الرش المغنطروني. في نظام الرش المغنطروني، بالإضافة إلى المجال المغناطيسي المتعامد، تخضع الإلكترونات لقوة لورنتز وتتحرك في مسار حلزوني، ويجب أن تتعرض لتصادم مستمر للانتقال تدريجيًا إلى القطب الموجب. ولأن هذا التصادم يُمكّن بعض الإلكترونات من الوصول إلى القطب الموجب بعد أن تكون طاقتها صغيرة، فإن حرارة القصف على الركيزة تكون ضئيلة أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، وبسبب قيود المجال المغناطيسي للهدف، يكون تركيز الإلكترونات في منطقة التأثير المغناطيسي لسطح الهدف، ضمن مسار التفريغ، مرتفعًا جدًا. أما في المنطقة خارج سطح الركيزة، وخاصةً بعيدًا عن المجال المغناطيسي بالقرب من السطح، فإن تركيز الإلكترونات يكون أقل بكثير وموزعًا بشكل متساوٍ نسبيًا بسبب التشتت، وهو أقل حتى من ظروف الرش ثنائي القطب (بسبب فرق ضغط الغازين العاملين بمقدار كبير). كثافة منخفضة للإلكترونات التي تقصف سطح الركيزة، وبالتالي فإن قصف الركيزة الناجم عن انخفاض ارتفاع درجة الحرارة، وهي الآلية الرئيسية لارتفاع درجة حرارة الركيزة بالرش المغناطيسي منخفضة. بالإضافة إلى ذلك، في وجود مجال كهربائي فقط، تصل الإلكترونات إلى القطب الموجب بعد مسافة قصيرة جدًا، واحتمال الاصطدام بالغاز العامل هو 63.8٪ فقط. وبإضافة المجال المغناطيسي، تتحرك الإلكترونات في عملية الانتقال إلى القطب الموجب بشكل حلزوني، ويقيد المجال المغناطيسي ويوسع مسار الإلكترونات، مما يحسن بشكل كبير من احتمالية اصطدام الإلكترونات والغازات العاملة، مما يعزز بشكل كبير حدوث التأين، والتأين ثم إنتاج الإلكترونات مرة أخرى للانضمام إلى عملية الاصطدام، ويمكن زيادة احتمالية الاصطدام بعدة أوامر من حيث الحجم، والاستخدام الفعال لطاقة الإلكترونات، وبالتالي في تكوين كثافة عالية. تزداد كثافة البلازما في تفريغ التوهج الشاذ للبلازما. كما يزداد معدل رش الذرات من الهدف، ويزداد فعالية رش الهدف الناتج عن قصفه بالأيونات الموجبة، وهو ما يُفسر ارتفاع معدل ترسيب الرش المغناطيسي. بالإضافة إلى ذلك، يُمكّن وجود المجال المغناطيسي نظام الرش من العمل عند ضغط هواء منخفض، حيث يُؤدي انخفاض ضغط الهواء إلى تكوين أيونات في منطقة طبقة الغلاف، مما يُقلل من الاصطدام، ويُقلل من قصف الهدف بطاقة حركية عالية نسبيًا، ويُقلل من تصادم ذرات الهدف المُرشحة والغازات المُتعادلة، مما يمنع تناثر ذرات الهدف على جدار الجهاز أو ارتدادها إلى سطحه، مما يُحسّن معدل وجودة ترسيب الغشاء الرقيق.
يمكن للمجال المغناطيسي المستهدف أن يقيد مسار الإلكترونات بشكل فعال، مما يؤثر بدوره على خصائص البلازما ونقش الأيونات على الهدف.
الأثر: زيادة تجانس المجال المغناطيسي للهدف يمكن أن تزيد من تجانس نقش سطحه، مما يُحسّن استخدام مادة الهدف. كما يُحسّن التوزيع المعقول للمجال الكهرومغناطيسي استقرار عملية الرشّ بفعالية. لذلك، يُعدّ حجم وتوزيع المجال المغناطيسي في غاية الأهمية لأهداف الرشّ المغناطيسي.
-تم نشر هذه المقالة بواسطةمُصنِّع آلات طلاء الفراغقوانغدونغ تشنهوا
وقت النشر: ١٤ ديسمبر ٢٠٢٣