Магнетронное распыление в основном включает в себя перенос плазмы разряда, травление мишени, осаждение тонких пленок и другие процессы, при этом магнитное поле оказывает влияние на процесс магнетронного распыления. В системе магнетронного распыления с ортогональным магнитным полем электроны, подчиняясь силе Лоренца, движутся по спиральной траектории, постоянно сталкиваясь с ней, чтобы постепенно приблизиться к аноду. Поскольку энергия столкновения части электронов достигает анода, тепловая энергия бомбардировки подложки также невелика. Кроме того, из-за ограничений, накладываемых магнитным полем мишени, в области магнитного поля на поверхности мишени, находящейся внутри разрядного канала, концентрация электронов в этом локальном диапазоне очень высока, а в области магнитного поля за пределами поверхности подложки, особенно вдали от магнитного поля вблизи поверхности, концентрация электронов из-за дисперсии значительно ниже и распределена относительно равномерно, даже ниже, чем в условиях дипольного распыления (из-за разницы давлений двух рабочих газов на порядок). Низкая плотность электронов, бомбардирующих поверхность подложки, приводит к снижению повышения температуры подложки, что является основным механизмом повышения температуры подложки при магнетронном распылении. Кроме того, при наличии только электрического поля электроны достигают анода на очень коротком расстоянии, и вероятность столкновения с рабочим газом составляет всего 63,8%. При добавлении магнитного поля электроны в процессе движения к аноду совершают спиральное движение, магнитное поле связывает и удлиняет траекторию электронов, значительно повышая вероятность столкновения электронов с рабочим газом, что значительно способствует ионизации, ионизации и последующему повторному образованию электронов, которые также участвуют в процессе столкновения. Вероятность столкновения может быть увеличена на несколько порядков, что обеспечивает эффективное использование энергии электронов и, таким образом, способствует формированию плазмы высокой плотности. Плотность плазмы в аномальном тлеющем разряде увеличивается. Скорость распыления атомов из мишени также увеличивается, а распыление мишени, вызванное бомбардировкой положительными ионами, становится более эффективным, что является причиной высокой скорости осаждения методом магнетронного распыления. Кроме того, наличие магнитного поля позволяет системе распыления работать при более низком давлении воздуха; низкое давление воздуха уменьшает столкновения ионов в области пристеночного слоя, бомбардировка мишени с относительно большой кинетической энергией позволяет уменьшить столкновения распыленных атомов мишени с нейтральным газом, предотвратить рассеивание атомов мишени на стенках устройства или их отскок от поверхности мишени, что повышает скорость и качество осаждения тонких пленок.
Целевое магнитное поле может эффективно ограничивать траекторию электронов, что, в свою очередь, влияет на свойства плазмы и травление ионов на мишени.
Следствие: повышение однородности магнитного поля мишени может повысить однородность травления поверхности мишени, тем самым улучшая использование материала мишени; разумное распределение электромагнитного поля также может эффективно повысить стабильность процесса распыления. Поэтому для мишени магнетронного распыления размер и распределение магнитного поля имеют чрезвычайно важное значение.
– Данная статья опубликованапроизводитель вакуумных напыляемых машинГуандун Чжэньхуа
Дата публикации: 14 декабря 2023 г.