Eigenschaften der Magnetron-Sputterbeschichtung
(3) Niedrigenergetisches Sputtern. Aufgrund der niedrigen Kathodenspannung am Target wird das Plasma im Raum nahe der Kathode durch das Magnetfeld gebunden. Dadurch wird verhindert, dass hochenergetische geladene Teilchen seitlich auf das Substrat treffen. Folglich ist der Schaden an Substraten wie Halbleiterbauelementen durch Teilchenbeschuss geringer als bei anderen Sputterverfahren.
(4) Niedrige Substrattemperatur. Die Sputterrate beim Magnetron-Sputtern ist hoch, da sich die Kathode im Magnetfeld innerhalb des Bereichs der Targetentladung befindet, d. h. in einem kleinen, lokalisierten Bereich, in dem die Elektronenkonzentration hoch ist. Außerhalb dieses Bereichs, insbesondere in der Nähe der Substratoberfläche und fernab des Magnetfelds, ist die Elektronenkonzentration aufgrund der Dispersion deutlich geringer und kann sogar niedriger sein als beim Dipol-Sputtern (aufgrund des um eine Größenordnung unterschiedlichen Arbeitsgasdrucks). Daher ist die Konzentration der auf die Substratoberfläche auftreffenden Elektronen beim Magnetron-Sputtern deutlich geringer als beim herkömmlichen Dioden-Sputtern, und ein übermäßiger Anstieg der Substrattemperatur wird durch die Reduzierung der Anzahl der auf das Substrat auftreffenden Elektronen vermieden. Darüber hinaus kann beim Magnetron-Sputterverfahren die Anode der Magnetron-Sputteranlage in der Nähe der Kathode angeordnet werden, und der Substrathalter kann auch ungeerdet und auf einem Ruhepotential liegen, sodass die Elektronen nicht durch den geerdeten Substrathalter hindurchfließen und über die Anode abfließen können. Dadurch wird die Anzahl der hochenergetischen Elektronen, die auf das plattierte Substrat treffen, reduziert, der durch die Elektronen verursachte Anstieg der Substraterwärmung verringert und der Sekundärelektronenbeschuss des Substrats, der zur Wärmeerzeugung führt, stark abgeschwächt.
(5) Ungleichmäßiges Ätzen des Targets. Bei herkömmlichen Magnetron-Sputtertargets führt das ungleichmäßige Magnetfeld zu einer lokalen Plasmakonvergenz. Dadurch ist die lokale Sputterrate am Target hoch, was ein deutlich ungleichmäßiges Ätzen zur Folge hat. Die Targetausnutzung liegt üblicherweise bei etwa 30 %. Um die Targetausnutzung zu verbessern, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, wie z. B. die Optimierung von Form und Verteilung des Target-Magnetfelds sowie die Verbesserung der internen Bewegung des Magneten in der Targetkathode.
Schwierigkeiten beim Sputtern magnetischer Targets. Besteht das Sputtertarget aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, verlaufen die magnetischen Feldlinien direkt durch das Targetinnere und verursachen einen magnetischen Kurzschluss, was die Magnetronentladung erschwert. Um ein räumliches Magnetfeld zu erzeugen, wurden verschiedene Ansätze verfolgt, beispielsweise die Sättigung des Magnetfelds im Targetmaterial, das Einbringen zahlreicher Lücken in das Target zur Förderung der magnetischen Leckage (wodurch die Targettemperatur steigt) oder die Reduzierung der magnetischen Permeabilität des Targetmaterials.
–Dieser Artikel wurde veröffentlicht vonHersteller von VakuumbeschichtungsmaschinenGuangdong Zhenhua
Veröffentlichungsdatum: 01.12.2023