Pulvérisation de magnétron et ses conditions de production

1. Pulvérisation de magnétron

La pulvérisation cathodique par magnétron est une pulvérisation bipolaire dans un mode de fonctionnement magnétron. Les différences entre la pulvérisation cathodique par diode et la pulvérisation quadripolaire sont les suivantes:

L'aimant permanent ou l'électro-aimant est placé derrière la cible cathodique pulvérisée. Un champ magnétique d'une composante horizontale ou un champ magnétique d'une composante verticale (par exemple, une cible opposée) est généré sur la surface cible, et les électrons générés par la décharge de gaz doivent fonctionner sur une orbite spécifique dans la région du plasma près de la surface de la cible. Et il tourne en rond le long d'une certaine piste sous l'action complexe de la force du champ électrique et de la force du champ magnétique. Le champ magnétique de surface cible a un effet de retenue sur les particules chargées, et plus le champ magnétique est fort, plus la force de liaison est étroite. En raison de la liaison et l'accélération du champ électromagnétique pour les électrons, le chemin du mouvement est également considérablement étendu avant que les électrons atteignent le substrat et l'anode, de sorte que la probabilité d'ionisation de collision du gaz Ar local est considérablement augmentée. L'ion argon Ar + accélère sous l'action du champ électrique, puis bombarde les cibles qui servaient de cathode. Les molécules, les atomes, les ions et les électrons sur la surface de la cible sont tous pulvérisés pour augmenter le taux d'extraction des projections de la cible. Les particules pulvérisées portent une certaine quantité d'énergie cinétique, elles frappent le substrat dans une certaine direction, et finalement se déposent sur le substrat pour former un film. Après de nombreuses collisions, l'énergie des électrons diminue progressivement, libère des contraintes du flux magnétique et tombe finalement sur le substrat, la paroi de la chambre à vide et l'anode de puissance cible.

L'augmentation de la probabilité d'ionisation du gaz de travail et l'augmentation du taux d'ionisation de la cible réduisent la résistance interne de la décharge de gaz sous vide. Par conséquent, la tension de fonctionnement pour le dépôt par pulvérisation cathodique de la cible de magnétron est faible (principalement entre 4 et 600 V). Parfois, la tension de fonctionnement est légèrement supérieure (par exemple> 700 V) et certaines tensions de fonctionnement sont plus faibles (par exemple, environ 300 V). Lorsque la pulvérisation cathodique du magnétron se produit, la tension d'opération de pulvérisation cathodique tombe principalement sur la zone d'atterrissage de la cathode de la cible du magnétron.

Comme le film pulvérisé au magnétron est uniforme et dense avec de petits trous d'épingle, une grande pureté et une forte adhérence, il peut réaliser un dépôt à grande vitesse de divers films de matériau à basse température et dans de faibles conditions d'endommagement. La pulvérisation cathodique magnétron est devenue une sorte de technologie mature et des méthodes de production industrialisées dans le revêtement sous vide de nos jours. La technologie de pulvérisation cathodique magnétron a été rapidement développée et largement utilisée dans la recherche scientifique et l'industrialisation de diverses industries.

En bref, la technologie de pulvérisation cathodique par magnétron est le processus de revêtement par pulvérisation qui utilise le champ électromagnétique pour contrôler la trajectoire et la distribution des ions et des électrons du gaz "décharge luminescente anormale" dans la chambre à vide.

2. Trois conditions de génération pour la pulvérisation cathodique magnétron

Les rejets de gaz magnétron, qui provoquent à leur tour des pulvérisations, doivent satisfaire à trois conditions nécessaires et suffisantes:

(1) Ayant une pression de gaz de décharge appropriée P: DC ou une décharge de magnétron à fréquence moyenne pulsée, environ 0, 1 Pa ~ 10 Pa), la valeur typique est de 5 x 10 " ¹ Pa; La décharge de magnétron RF est d'environ 10 ^-1 ~ 10 ^-2 Pa.

(2) La surface de la cible du magnétron a une certaine intensité de champ magnétique horizontale (ou équivalente) B (environ 10mT ~ 100mT), une valeur typique est de 30 ~ 50mT et minimum de 10 ~ 20mT (100 ~ 200 Gauss).

(3) La chambre à vide a un champ électrique V qui est orthogonal (ou orthogonal de manière équivalente) au champ magnétique, la valeur typique est de 500 à 700V.

Nous nous référons généralement aux trois conditions ci-dessus en tant que conditions PBV.