Vai trò của từ trường trong quá trình lắng đọng phún xạ magnetron

Quá trình phún xạ magnetron chủ yếu bao gồm vận chuyển plasma phóng điện, khắc bia, lắng đọng màng mỏng và các quá trình khác, trong đó từ trường sẽ có tác động đến quá trình phún xạ magnetron. Trong hệ thống phún xạ magnetron có thêm từ trường vuông góc, các electron chịu tác động của lực Lorentz và chuyển động theo quỹ đạo xoắn ốc, phải trải qua va chạm liên tục để dần dần di chuyển đến cực dương. Do va chạm nên một phần năng lượng của các electron sau khi đến cực dương rất nhỏ, do đó nhiệt lượng tỏa ra khi bắn phá chất nền cũng không lớn. Ngoài ra, do các electron bị ràng buộc bởi từ trường bia, trong vùng ảnh hưởng từ trường bên trong đường phóng điện, nồng độ electron cục bộ trong phạm vi nhỏ này rất cao, còn trong vùng ảnh hưởng từ trường bên ngoài bề mặt chất nền, đặc biệt là cách xa từ trường gần bề mặt, nồng độ electron do sự phân tán thấp hơn nhiều và phân bố tương đối đồng đều, thậm chí còn thấp hơn cả điều kiện phún xạ lưỡng cực (do sự khác biệt về áp suất giữa hai khí làm việc một bậc độ lớn). Mật độ electron bắn phá bề mặt chất nền thấp dẫn đến sự bắn phá chất nền gây ra sự tăng nhiệt độ thấp, đây là cơ chế chính làm giảm sự tăng nhiệt độ chất nền trong quá trình phún xạ magnetron. Ngoài ra, nếu chỉ có điện trường, các electron sẽ đến cực dương sau một quãng đường rất ngắn, và xác suất va chạm với khí làm việc chỉ là 63,8%. Và khi thêm từ trường, các electron trong quá trình di chuyển đến cực dương sẽ chuyển động xoắn ốc, từ trường liên kết và mở rộng quỹ đạo của các electron, làm tăng đáng kể xác suất va chạm giữa các electron và khí làm việc, điều này thúc đẩy mạnh mẽ sự xảy ra quá trình ion hóa, ion hóa và sau đó lại tạo ra các electron cũng tham gia vào quá trình va chạm, xác suất va chạm có thể tăng lên nhiều bậc, sử dụng hiệu quả năng lượng của các electron, và do đó trong quá trình hình thành mật độ plasma cao, mật độ plasma tăng lên trong hiện tượng phóng điện phát sáng bất thường. Tốc độ bắn phá nguyên tử từ mục tiêu cũng tăng lên, và quá trình bắn phá mục tiêu do sự bắn phá của các ion dương vào mục tiêu hiệu quả hơn, đó là lý do tốc độ lắng đọng bằng phương pháp bắn phá magnetron cao. Ngoài ra, sự hiện diện của từ trường cũng có thể làm cho hệ thống bắn phá hoạt động ở áp suất không khí thấp hơn, áp suất không khí thấp có thể làm giảm va chạm giữa các ion trong vùng lớp vỏ, sự bắn phá mục tiêu với động năng tương đối lớn, và có thể làm giảm va chạm giữa các nguyên tử mục tiêu bị bắn phá và khí trung tính, ngăn chặn các nguyên tử mục tiêu bị phân tán vào thành thiết bị hoặc bật ngược trở lại bề mặt mục tiêu, từ đó cải thiện tốc độ và chất lượng lắng đọng màng mỏng.

Từ trường mục tiêu có thể hạn chế hiệu quả quỹ đạo của các electron, từ đó ảnh hưởng đến các đặc tính của plasma và quá trình khắc ion trên mục tiêu.

Tóm lại: Việc tăng tính đồng nhất của từ trường mục tiêu có thể tăng tính đồng nhất của quá trình khắc bề mặt mục tiêu, từ đó cải thiện hiệu quả sử dụng vật liệu mục tiêu; sự phân bố điện từ hợp lý cũng có thể cải thiện hiệu quả tính ổn định của quá trình lắng đọng phún xạ. Do đó, đối với mục tiêu phún xạ magnetron, kích thước và sự phân bố của từ trường là vô cùng quan trọng.

–Bài viết này được phát hành bởiNhà sản xuất máy phủ chân khôngQuảng Đông Chấn Hoa