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から構成され、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では、直交磁場が加わると、電子はローレンツ力の作用を受けて螺旋軌道運動を行い、絶えず衝突しながら徐々に陽極に向かって移動します。衝突によって陽極に到達した電子の一部はエネルギーが小さくなるため、基板への衝撃熱も大きくありません。さらに、電子はターゲット磁場によって拘束されるため、放電ランウェイ内のターゲット表面の磁気効果領域では、この局所的な小さな範囲の電子濃度が非常に高くなります。一方、基板表面外の磁気効果領域、特に表面近くの磁場から離れた領域では、電子濃度は分散によりはるかに低く、比較的均一に分布し、双極子スパッタリング条件よりも低くなります（2つの作動ガス圧力の差が1桁あるため）。基板表面に衝突する電子の密度が低いため、基板へ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基板温度上昇が低い主なメカニズムです。さらに、電場のみの場合、電子は非常に短い距離で陽極に到達し、作動ガスとの衝突確率はわずか63.8%です。磁場を加えると、電子は陽極に向かって移動する過程で螺旋運動を行い、磁場が電子の軌道を束縛して延長し、電子と作動ガスの衝突確率を大幅に向上させ、電離の発生を大幅に促進します。電離によって生成された電子も衝突プロセスに参加し、衝突確率は数桁増加し、電子のエネルギーを有効活用し、高密度プラズマの形成においてプラズマ密度が異常グロー放電プラズマで増加します。ターゲットからの原子のスパッタリング速度も増加し、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るため、マグネトロンスパッタリング成膜速度が速くなります。さらに、磁場の存在により、スパッタリングシステムを低圧で動作させることもできます。低圧では、シース層領域のイオンの衝突が減り、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ことができ、スパッタリングされたターゲット原子と中性ガスの衝突を減らすことができ、ターゲット原子が装置の壁に散乱したり、ターゲット表面に跳ね返ったりするのを防ぎ、薄膜の成膜速度と品質を向上させることができます。
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やターゲット上のイオンのエッチングに影響を与える。
要点：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の均一性が向上し、ターゲット材料の利用効率が向上します。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においては、磁場の大きさおよび分布が極めて重要です。
–この記事は以下によって公開されています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