A pulverização catódica por magnetron inclui principalmente o transporte de plasma de descarga, a gravação do alvo, a deposição de filmes finos e outros processos, sendo que o campo magnético exerce influência sobre o processo de pulverização catódica por magnetron. Em um sistema de pulverização catódica por magnetron com campo magnético ortogonal, os elétrons, sob a ação da força de Lorentz, realizam um movimento em trajetória espiral, sofrendo colisões constantes para se deslocarem gradualmente em direção ao ânodo. Como parte dos elétrons que chegam ao ânodo após as colisões possui pouca energia, o calor gerado pelo bombardeio do substrato também não é significativo. Além disso, devido às restrições impostas pelo campo magnético do alvo, a concentração de elétrons na região da superfície do alvo, dentro da pista de descarga, é muito alta em uma pequena faixa local. Já nas regiões fora da superfície do substrato, especialmente próximas à superfície e afastadas do campo magnético, a concentração de elétrons é muito menor e apresenta uma distribuição relativamente uniforme, sendo inclusive menor do que em condições de pulverização por dipolo (devido à diferença de pressão entre os dois gases de trabalho, que é de uma ordem de magnitude). A baixa densidade de elétrons que bombardeiam a superfície do substrato resulta em um menor aumento de temperatura, principal mecanismo responsável pela baixa elevação da temperatura do substrato na pulverização catódica por magnetron. Além disso, na presença apenas de um campo elétrico, os elétrons atingem o ânodo após uma distância muito curta, com uma probabilidade de colisão com o gás de trabalho de apenas 63,8%. Ao adicionar um campo magnético, os elétrons, durante seu movimento em direção ao ânodo, realizam um movimento espiral. O campo magnético confina e estende a trajetória dos elétrons, aumentando significativamente a probabilidade de colisão entre elétrons e o gás de trabalho. Isso promove a ocorrência de ionização, e os elétrons ionizados, que posteriormente colidem, também participam do processo. A probabilidade de colisão pode ser aumentada em várias ordens de magnitude, permitindo o uso eficiente da energia dos elétrons e, consequentemente, a formação de um plasma de alta densidade, resultando em um aumento da densidade do plasma na descarga luminescente anômala. A taxa de pulverização catódica de átomos do alvo também aumenta, e a pulverização do alvo causada pelo bombardeio por íons positivos torna-se mais eficaz, o que explica a alta taxa de deposição por pulverização catódica magnetrônica. Além disso, a presença do campo magnético permite que o sistema de pulverização catódica opere com pressão de ar mais baixa. Uma pressão de ar baixa reduz a colisão de íons na região da camada de bainha, diminuindo o bombardeio do alvo com energia cinética relativamente alta. Isso reduz a colisão entre os átomos pulverizados do alvo e o gás neutro, evitando que os átomos sejam espalhados contra as paredes do dispositivo ou ricocheteiem de volta para a superfície do alvo, melhorando assim a taxa e a qualidade da deposição do filme fino.
O campo magnético alvo pode restringir efetivamente a trajetória dos elétrons, o que, por sua vez, afeta as propriedades do plasma e a corrosão dos íons no alvo.
Características: Aumentar a uniformidade do campo magnético no alvo pode aumentar a uniformidade da corrosão da superfície do alvo, melhorando assim a utilização do material do alvo; uma distribuição adequada do campo eletromagnético também pode melhorar efetivamente a estabilidade do processo de pulverização catódica. Portanto, para alvos de pulverização catódica por magnetron, o tamanho e a distribuição do campo magnético são extremamente importantes.
–Este artigo foi publicado porfabricante de máquinas de revestimento a vácuoGuangdongZhenhua
Data da publicação: 14 de dezembro de 2023