يشمل الترسيب بالرش المغنطروني بشكل أساسي نقل بلازما التفريغ، وحفر الهدف، وترسيب الأغشية الرقيقة، وغيرها من العمليات، ويؤثر المجال المغناطيسي على عملية الترسيب بالرش المغنطروني. في نظام الترسيب بالرش المغنطروني مع مجال مغناطيسي متعامد، تخضع الإلكترونات لقوة لورنتز وتتحرك في مسار حلزوني، وتتعرض لتصادمات مستمرة للوصول تدريجيًا إلى المصعد. ونظرًا لأن التصادمات تجعل جزءًا من الإلكترونات يصل إلى المصعد بطاقة منخفضة، فإن حرارة القصف على الركيزة تكون منخفضة أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، وبسبب قيود المجال المغناطيسي على الإلكترونات، يكون تركيز الإلكترونات مرتفعًا جدًا في المنطقة ذات التأثير المغناطيسي على سطح الهدف، وتحديدًا في المنطقة الواقعة ضمن مسار التفريغ. أما في المنطقة ذات التأثير المغناطيسي خارج سطح الركيزة، وخاصةً بعيدًا عن المجال المغناطيسي بالقرب من السطح، فيكون تركيز الإلكترونات أقل بكثير وأكثر تجانسًا، بل وأقل من تركيزها في ظروف الترسيب بالرش ثنائي القطب (بسبب اختلاف ضغط غازي التشغيل بمقدار عشرة أضعاف). يؤدي انخفاض كثافة الإلكترونات التي تقصف سطح الركيزة إلى انخفاض ارتفاع درجة حرارتها، وهو الآلية الرئيسية لتقنية الترسيب بالرش المغناطيسي. علاوة على ذلك، في وجود مجال كهربائي فقط، تصل الإلكترونات إلى المصعد بعد مسافة قصيرة جدًا، وتكون احتمالية اصطدامها بالغاز العامل 63.8% فقط. أما عند إضافة مجال مغناطيسي، فتتحرك الإلكترونات بشكل حلزوني أثناء انتقالها إلى المصعد، حيث يعمل المجال المغناطيسي على تقييد مسارها وتوسيعه، مما يزيد بشكل كبير من احتمالية اصطدامها بالغاز العامل، وبالتالي يعزز حدوث التأين. يؤدي التأين إلى إنتاج إلكترونات أخرى تشارك في عملية الاصطدام، مما يزيد من احتمالية الاصطدام بعدة مراتب. ويؤدي الاستخدام الفعال لطاقة الإلكترونات إلى زيادة كثافة البلازما في التفريغ المتوهج الشاذ. يزداد معدل قذف الذرات من الهدف، ويكون قذف الهدف الناتج عن قصفه بالأيونات الموجبة أكثر فعالية، وهو ما يفسر ارتفاع معدل ترسيب القذف المغنطروني. إضافةً إلى ذلك، يُتيح وجود المجال المغناطيسي تشغيل نظام القذف عند ضغط هواء منخفض، حيث يُقلل الضغط المنخفض من تصادم الأيونات في طبقة الغلاف، مما يُقلل من قصف الهدف ذي الطاقة الحركية العالية نسبيًا، وبالتالي يُقلل من تصادم ذرات الهدف المقذفة مع الغاز المتعادل، ويمنع تشتت ذرات الهدف نحو جدار الجهاز أو ارتدادها إلى سطح الهدف، مما يُحسّن معدل وجودة ترسيب الأغشية الرقيقة.
يمكن للمجال المغناطيسي المستهدف أن يقيد بشكل فعال مسار الإلكترونات، مما يؤثر بدوره على خصائص البلازما ونقش الأيونات على الهدف.
أثر: زيادة تجانس المجال المغناطيسي المستهدف تُحسّن تجانس عملية حفر سطح الهدف، وبالتالي تُحسّن استغلال مادة الهدف؛ كما أن التوزيع الأمثل للمجال الكهرومغناطيسي يُحسّن استقرار عملية الترسيب بالرش. لذا، يُعدّ حجم المجال المغناطيسي وتوزيعه في غاية الأهمية لأهداف الترسيب بالرش المغنطروني.
– نُشر هذا المقال بواسطةمصنع آلات الطلاء بالتفريغقوانغدونغ تشنهوا
تاريخ النشر: 14 ديسمبر 2023