Magnetronsputtering omfatter hovedsakelig utladningsplasmatransport, måletsing, tynnfilmavsetning og andre prosesser, der magnetfeltet på magnetronsputteringsprosessen vil ha en innvirkning. I magnetronsputteringssystemet pluss ortogonalt magnetfelt er elektronene utsatt for Lorentz-kraften og utfører spiralformede banebevegelser, må gjennomgå konstant kollisjon for å gradvis bevege seg mot anoden. På grunn av kollisjonen, som gjør at deler av elektronene når anoden etter at energien er liten, er bombardementvarmen på substratet heller ikke stor. I tillegg, på grunn av begrensningene til elektronene fra målets magnetfelt, er den magnetiske effekten i området innenfor utladningsbanen på måloverflaten svært høy i dette lokale lille området for elektronkonsentrasjon. I området utenfor substratoverflaten med magnetisk effekt, spesielt bort fra magnetfeltet nær overflaten, er elektronkonsentrasjonen på grunn av spredning mye lavere og relativt jevn, og til og med lavere enn under dipolsputteringsforhold (på grunn av trykkforskjellen mellom de to arbeidsgassene på en størrelsesorden). Den lave elektrontettheten som bombarderer substratoverflaten, fører til lav temperaturøkning i bombardementet av substratet, som er hovedmekanismen for temperaturøkningen i magnetronsputtersubstratet. I tillegg, hvis det bare er et elektrisk felt, når elektronene anoden etter en svært kort avstand, og sannsynligheten for kollisjon med arbeidsgassen er bare 63,8%. I tillegg til magnetfeltet beveger elektronene seg i spiralform til anoden. Magnetfeltet binder og forlenger elektronenes bane, noe som forbedrer sannsynligheten for kollisjon mellom elektroner og arbeidsgassen betraktelig. Dette fremmer ionisering, og ioniseringen og de nye elektronene som produseres, deltar i kollisjonsprosessen. Sannsynligheten for kollisjon kan økes med flere størrelsesordener. Dette fører til effektiv utnyttelse av elektronenes energi og dannelse av høy tetthet i plasmaet. Plasmatettheten øker, noe som fører til unormal glødeutladning i plasmaet. Hastigheten for sputtering av atomer fra målet øker også, og målsputtering forårsaket av bombardement av målet med positive ioner er mer effektiv, noe som er årsaken til den høye hastigheten på magnetronsputteravsetning. I tillegg kan tilstedeværelsen av magnetfeltet også gjøre at sputteringssystemet opererer ved lavere lufttrykk. Lavt lufttrykk på 1 kan lage ioner i kappelagets område for å redusere kollisjonen, bombardement av målet med en relativt stor kinetisk energi, og dermed redusere sputtering av målatomer og nøytral gasskollisjon. Dette forhindrer at målatomene spres til enhetens vegg eller sprettes tilbake til måloverflaten, og forbedrer dermed hastigheten og kvaliteten på tynnfilmavsetningen.
Målets magnetfelt kan effektivt begrense elektronenes bane, noe som igjen påvirker plasmaegenskapene og etsningen av ioner på målet.
Sporing: Økning av ensartetheten til målets magnetfelt kan øke ensartetheten til etsingen av måloverflaten, og dermed forbedre utnyttelsen av målmaterialet. Rimelig fordeling av det elektromagnetiske feltet kan også effektivt forbedre stabiliteten i sputteringsprosessen. Derfor er størrelsen og fordelingen av magnetfeltet ekstremt viktig for magnetronsputtering av mål.
– Denne artikkelen er publisert avprodusent av vakuumbeleggsmaskinerGuangdong Zhenhua
Publisert: 14. desember 2023