Магнетронное распыление, в частности магнетронное распыление постоянного тока, - это метод осаждения, в котором используется магнитное поле для усиления генерации плазмы вблизи поверхности мишени, что приводит к эффективному осаждению тонких пленок. Принцип заключается в приложении постоянного напряжения к материалу мишени в вакуумной камере, в результате чего образуется плазма, которая бомбардирует мишень и выбрасывает атомы, которые впоследствии осаждаются на подложке.
Краткое описание принципа:
Магнетронное распыление постоянного тока осуществляется путем подачи напряжения постоянного тока (DC) на материал мишени, как правило, металл, помещенный в вакуумную камеру. Камера заполняется инертным газом, обычно аргоном, и откачивается до низкого давления. Магнитное поле над мишенью увеличивает время пребывания электронов, усиливая столкновения с атомами аргона и повышая плотность плазмы. Эта плазма, заряженная электрическим полем, бомбардирует мишень, в результате чего атомы выбрасываются и осаждаются в виде тонкой пленки на подложке.
-
Подробное объяснение:
- Установка и инициализация:
-
Процесс начинается с помещения материала мишени в вакуумную камеру, которая затем откачивается для удаления примесей и заполняется высокочистым аргоном. Такая установка обеспечивает чистую среду для осаждения и использует аргон благодаря его способности эффективно передавать кинетическую энергию в плазме.
- Применение электрического и магнитного полей:
-
Постоянное напряжение (обычно от -2 до -5 кВ) подается на мишень, превращая ее в катод. Это напряжение создает электрическое поле, которое притягивает положительно заряженные ионы аргона. Одновременно над мишенью прикладывается магнитное поле, направляющее электроны по круговым траекториям и усиливающее их взаимодействие с атомами аргона.
- Усиление генерации плазмы:
-
Магнитное поле увеличивает вероятность столкновений между электронами и атомами аргона вблизи поверхности мишени. Эти столкновения ионизируют больше аргона, что приводит к каскадному эффекту, когда генерируется больше электронов, что еще больше увеличивает плотность плазмы.
- Напыление и осаждение:
-
Энергичные ионы аргона, ускоренные электрическим полем, бомбардируют мишень, вызывая выброс атомов (напыление). Эти выброшенные атомы движутся в направлении прямой видимости и конденсируются на подложке, образуя тонкую однородную пленку.
- Преимущества и модификации:
По сравнению с другими методами осаждения магнетронное распыление постоянным током отличается высокой скоростью, низким уровнем повреждения подложки и работает при более низких температурах. Однако оно может быть ограничено коэффициентом ионизации молекул, что решается с помощью таких методов, как магнетронное распыление с усилением плазмы.Обзор и исправление:
