Magnetron sputteren omvat hoofdzakelijk processen zoals plasmatransport, etsen van het doelwit en de afzetting van dunne films. Het magnetische veld heeft een grote invloed op dit proces. In een magnetron sputtersysteem met een orthogonaal magnetisch veld ondergaan de elektronen de Lorentz-kracht en volgen ze een spiraalvormige baan. Ze moeten constant botsen om geleidelijk de anode te bereiken. Doordat een deel van de elektronen na de botsingen de anode bereikt met een lage energie, is de warmteontwikkeling op het substraat ook gering. Bovendien is de elektronenconcentratie in het gebied binnen de ontladingsbaan, dat beïnvloed wordt door het magnetische veld van het doelwit, zeer hoog. Buiten het substraatoppervlak, met name verder van het magnetische veld, is de elektronenconcentratie door de spreiding veel lager en relatief gelijkmatig verdeeld, zelfs lager dan bij dipool sputteren (vanwege het verschil in druk tussen de twee werkgassen van een orde van grootte). De lage dichtheid van elektronen die het substraat bombarderen, zorgt ervoor dat de temperatuurstijging van het substraat, die het belangrijkste mechanisme is voor de temperatuurstijging van het substraat bij magnetron sputteren, laag is. Bovendien bereiken de elektronen, als er alleen een elektrisch veld aanwezig is, de anode na een zeer korte afstand en is de kans op een botsing met het werkingsgas slechts 63,8%. Wanneer er een magnetisch veld wordt toegevoegd, maken de elektronen tijdens hun beweging naar de anode een spiraalvormige beweging. Het magnetische veld bindt en verlengt de baan van de elektronen, waardoor de kans op een botsing met het werkingsgas aanzienlijk toeneemt. Dit bevordert de ionisatie en de daaropvolgende botsingen tussen elektronen en het werkingsgas, waardoor de kans op een botsing met meerdere ordes van grootte toeneemt. Hierdoor wordt de energie van de elektronen effectief benut en neemt de plasmadichtheid in de anomale gloeiontlading toe. De snelheid waarmee atomen uit het doelwit worden gesputterd, neemt ook toe. Bovendien is het sputteren van het doelwit door bombardement met positieve ionen effectiever, wat de reden is voor de hoge afzettingssnelheid bij magnetron sputteren. Daarnaast kan de aanwezigheid van een magnetisch veld ervoor zorgen dat het sputteringssysteem bij een lagere luchtdruk werkt. Een lage luchtdruk zorgt ervoor dat ionen in de sheath-laag minder botsen en het doelwit bombarderen met een relatief grote kinetische energie. Dit vermindert de botsingen tussen de gesputterde doelwitatomen en het neutrale gas, waardoor wordt voorkomen dat de doelwitatomen naar de wand van het apparaat worden verstrooid of terugkaatsen naar het doelwitoppervlak. Dit verbetert de snelheid en kwaliteit van de dunnefilmafzetting.
Het magnetische veld van het doelwit kan de baan van elektronen effectief beperken, wat op zijn beurt de plasma-eigenschappen en het etsen van ionen op het doelwit beïnvloedt.
Trace: Het vergroten van de uniformiteit van het magnetische veld in het doelwit kan de uniformiteit van de etsing van het doelwitoppervlak vergroten, waardoor het gebruik van het doelwitmateriaal wordt verbeterd; een redelijke verdeling van het elektromagnetische veld kan ook de stabiliteit van het sputterproces effectief verbeteren. Daarom zijn de grootte en de verdeling van het magnetische veld voor magnetron-sputterdoelwitten van cruciaal belang.
–Dit artikel is gepubliceerd doorfabrikant van vacuümcoatingmachinesGuangdong Zhenhua
Geplaatst op: 14 december 2023