Magnetron-sputterointi ja sen sukupolvenvaatimukset
Jun 25, 2018| 1. Magnetron-sputterointi
Magnetron-sputterointi on kaksinapainen sputterointi magnetronin toimintatilassa. Diodisputteroinnin ja kvadrupolisputteroinnin väliset erot ovat seuraavat:
Kestomagneetti tai sähkömagneetti asetetaan täytehän katodikatteen taakse. Kohdepinnalla muodostetaan vaakasuoran komponentin tai magneettikentän magneettikenttä (esimerkiksi vastakkainen kohde), ja kaasupurkauksen tuottavat elektronit sitoutuvat toimimaan spesifisessä kiertoradassa plasman alueella lähellä kohdepintaa. Se pyörii ympyröissä tietyllä kiitotiellä sähkökentän voiman ja magneettikenttävoiman monimutkaisen toiminnan alla. Kohdepinnan magneettikentällä on rajoittava vaikutus varattuihin partikkeleihin, ja mitä voimakkaampi magneettikenttä, sitä sitovampi voima on voimakas. Elektronien sähkömagneettisen kentän sitomisen ja kiihdyttämisen vuoksi liiketie on myös laajentunut huomattavasti ennen kuin elektronit saavuttavat substraatin ja anodin, niin että paikallisen Ar-kaasun törmäys-ionisaation todennäköisyys kasvaa suuresti. Argonioni Ar + kiihdyttää sähkökentän vaikutuksen alaisena ja sitten pommittaa katodille palvelevat kohteet. Kohdealueen pinnalla olevat molekyylit, atomeja, ioneja ja elektronit ovat kaikki paisuneet ulos tavoitteen haurastumisnopeuden lisäämiseksi. Sputteroituneilla partikkeleilla on tietty määrä liike-energiaa, ne törmäävät substraatin tiettyyn suuntaan ja lopulta sijoitetaan substraattiin kalvon muodostamiseksi. Monien törmäysten jälkeen elektronien energia vähenee vähitellen, vapautuu magneettivuon rajoituksista ja lopulta putoaa alustalle, tyhjiökammion seinälle ja kohdeteho-anodille.
Työkekaasun ionisaation todennäköisyyden ja tavoitteen ionisointinopeuden lisääntyminen vähentävät tyhjökaasun purkautumisen sisäistä resistanssia. Siksi magnetronikohdan sputterointikerroksen työjännite on matala (enimmäkseen 4-600 V). Joskus käyttöjännite on hieman korkeampi (esim.> 700V) ja jotkut käyttöjännitteet ovat pienemmät (esim. Noin 300V). Kun magneettiväliaine esiintyy, sputterointitoiminnan jännite pudotetaan pääasiassa magnetronitavan katodin laskeutumisvyöhykkeeseen.
Koska magnetron-sputteroitu kalvo on yhtenäinen ja tiheä pienillä pinholeilla, erittäin puhtaalla ja voimakkaalla adheesioinnilla, se pystyy toteuttamaan nopeita kerrostumia eri materiaalikalvoissa alhaisissa lämpötiloissa ja alhaisissa vaurio-olosuhteissa. Magnetron-sputterointi on nyt tullut eräänlainen kypsä teknologia ja teollistuneet tuotantomenetelmät tyhjiöpinnoitteissa nykyään. Magnetron-sputterointitekniikkaa on kehitetty nopeasti ja sitä käytetään laajasti eri toimialojen tieteellisessä tutkimuksessa ja teollistumisessa.
Lyhyesti sanottuna magnetron-sputterointitekniikka on sputterointipäällystysmenetelmä, joka käyttää sähkömagneettista kenttäa kaasun "epänormaalin hehkutuksen" kaasun ionien ja elektronien kulku- ja jakeluverkoston ohjaamiseksi tyhjökammiossa.
2. Kolmen generaation olosuhteet magnetronpulloille
Magnetronikaasupäästöt, jotka puolestaan aiheuttavat sputterointia, on täytettävä kolme tarpeellista ja riittävää ehtoa:
(1) Tyypillinen arvo on 5 × 10 -1 Pa; sopiva purkauspaine P: DC tai pulssitun taajuus magnetronipurkaus noin 0,1 Pa ~ 10 Pa; RF-magnetronipurkaus on noin 10 -1 ~ 10 -2 Pa.
(2) Magnetronin kohdepinnalla on tietty vaakasuora (tai vastaava) magneettikentän voimakkuus B (noin 10mT ~ 100mT), tyypillinen arvo on 30 ~ 50mT ja vähintään 10 ~ 20mT (100 ~ 200 Gauss).
(3) Alijakammiossa on sähkökenttä V, joka on ortogonaalinen (tai vastaavan ortogonaalinen) magneettikenttään, tyypillinen arvo on 500 - 700 V.
Yleisesti viitataan edellä mainittuihin kolmeen tilaan PBV-olosuhteina.