La pulvérisation magnétronique comprend principalement le transport du plasma de décharge, la gravure de la cible, le dépôt de couches minces et d'autres procédés. Le champ magnétique a un impact sur ce procédé. Dans un système de pulvérisation magnétronique avec champ magnétique orthogonal, les électrons, soumis à la force de Lorentz, décrivent une trajectoire en spirale et subissent des collisions constantes pour atteindre progressivement l'anode. Du fait de ces collisions, une partie des électrons atteignant l'anode possède une faible énergie, ce qui limite la chaleur dégagée par le bombardement du substrat. De plus, les électrons sont contraints par le champ magnétique de la cible. À la surface de la cible, dans la zone d'influence magnétique située dans le canal de décharge, la concentration électronique est très élevée. En revanche, dans la zone d'influence magnétique extérieure au substrat, et plus particulièrement à proximité de la surface, la concentration électronique est beaucoup plus faible et la distribution relativement uniforme, même inférieure à celle obtenue par pulvérisation dipolaire (en raison de la différence d'un ordre de grandeur entre les deux gaz de travail). La faible densité d'électrons bombardant la surface du substrat entraîne une faible élévation de température, principal mécanisme de la pulvérisation magnétronique. De plus, en présence d'un champ électrique seul, les électrons atteignent l'anode sur une très courte distance, avec une probabilité de collision avec le gaz vecteur de seulement 63,8 %. L'ajout d'un champ magnétique induit un mouvement spiralé des électrons vers l'anode, ce qui allonge leur trajectoire et augmente considérablement la probabilité de collision avec le gaz vecteur. Ceci favorise l'ionisation, et la production de nouveaux électrons qui participent à ce processus de collision. La probabilité de collision peut ainsi être multipliée par plusieurs ordres de grandeur, permettant une utilisation efficace de l'énergie des électrons et la formation d'un plasma de haute densité, caractéristique de la décharge luminescente anormale. Le taux d'éjection des atomes de la cible par pulvérisation cathodique est également accru, et la pulvérisation de la cible par bombardement d'ions positifs est plus efficace, ce qui explique le taux élevé de dépôt par pulvérisation cathodique magnétronique. De plus, la présence du champ magnétique permet au système de pulvérisation de fonctionner à une pression atmosphérique plus basse. Cette faible pression réduit les collisions entre les ions dans la couche de gaine et le bombardement de la cible par des ions d'énergie cinétique relativement élevée. Ainsi, les collisions entre les atomes pulvérisés de la cible et le gaz neutre sont réduites, ce qui empêche la diffusion des atomes de la cible vers les parois du dispositif ou leur rebond sur la surface de la cible. Il en résulte une amélioration du taux et de la qualité du dépôt de couches minces.
Le champ magnétique cible peut contraindre efficacement la trajectoire des électrons, ce qui affecte à son tour les propriétés du plasma et la gravure des ions sur la cible.
En outre, une uniformité accrue du champ magnétique cible permet d'améliorer l'uniformité de la gravure de la surface cible, optimisant ainsi l'utilisation du matériau. Une distribution adéquate du champ électromagnétique contribue également à une meilleure stabilité du processus de pulvérisation. Par conséquent, pour une cible de pulvérisation magnétronique, la taille et la distribution du champ magnétique sont des paramètres essentiels.
–Cet article est publié parfabricant de machines de revêtement sous videGuangdong Zhenhua
Date de publication : 14 décembre 2023