マグネトロンスパッタリングは、主に放電プラズマ輸送、ターゲットエッチング、薄膜堆積などのプロセスで構成されており、磁場はマグネトロンスパッタリングプロセスに影響を与えます。マグネトロンスパッタリングシステムに直交磁場を加えると、電子はローレンツ力の作用を受けて螺旋軌道を描きながら運動し、一定の衝突を経て徐々に陽極へと移動します。この衝突により、陽極に到達した電子の一部はエネルギーが小さくなり、基板への衝撃熱も大きくなりません。さらに、電子はターゲット磁場によって制約されるため、ターゲット表面の磁気作用領域、特に放電軌道内にある領域では、この局所的な微小領域における電子濃度が非常に高くなります。一方、基板表面の外側、特に磁場から離れた表面近傍の領域では、電子濃度の分散ははるかに低く、比較的均一な分布となり、双極子スパッタリング条件よりもさらに低くなります（2つの作動ガスの圧力差が1桁大きいため）。基板表面に衝突する電子の密度が低いため、基板の衝突による温度上昇が低く、これがマグネトロンスパッタリングの主なメカニズムで基板の温度上昇が低いことです。また、電界のみが存在する場合、電子は非常に短い距離で陽極に到達し、作動ガスと衝突する確率はわずか63.8％です。さらに磁場を加えると、電子は陽極に移動する過程で螺旋運動を行い、磁場によって電子の軌道が拘束されて延長され、電子と作動ガスの衝突確率が大幅に向上し、イオン化の発生が大幅に促進されます。イオン化によって再び生成された電子も衝突過程に加わるため、衝突確率は数桁増加し、電子のエネルギーが有効に利用され、こうして高密度の異常グロー放電プラズマの形成におけるプラズマ密度が増加します。ターゲットから原子をスパッタリングする速度も向上し、正イオンによるターゲットへの衝撃によって引き起こされるターゲットのスパッタリングがより効果的になり、これがマグネトロンスパッタリング蒸着の高速化の理由です。さらに、磁場の存在により、スパッタリングシステムを低気圧で動作させることもできます。低気圧はシース層領域でのイオンの衝突を低減し、比較的大きな運動エネルギーでターゲットに衝撃を与えるため、スパッタされたターゲット原子と中性ガスの衝突を低減できます。これにより、ターゲット原子が装置壁面に散乱したり、ターゲット表面に跳ね返ったりするのを防ぎ、薄膜蒸着の速度と品質を向上させます。
ターゲット磁場は電子の軌道を効果的に制限することができ、それがプラズマ特性とターゲット上のイオンのエッチングに影響を与えます。
トレース：ターゲット磁場の均一性を高めることで、ターゲット表面のエッチング均一性が向上し、ターゲット材料の利用率が向上します。また、適切な電磁場分布は、スパッタリングプロセスの安定性を効果的に向上させます。したがって、マグネトロンスパッタリングターゲットでは、磁場のサイズと分布が非常に重要です。
–この記事は真空コーティング機メーカー広東振華
投稿日時: 2023年12月14日