Магнетронное распыление-напыление

Используя магнитное поле, эффективность ионизации около мишени может быть значительно улучшена. В обыденных планарных диодных процессах ионы образуются относительно далеко от мишени и вероятность потери своей энергии в результате столкновений достаточно велика Схема магнетронной распылительной системы приведена на рисунке 9.

Основными элементами являются : плоский катод, изготовленный из напыляемого материала, анод, устанавливаемый по периметру катода, магнитная система, обычно на основе постоянных магнитов, и система водоохлождения. Силовые линии магнитного поля, замыкаясь между полюсами, пересекаются с линиями электрического поля. Принцип действия установки основан на торможении электронов в скрещенных электроических и магнитных полях. Таким образом, в магнетронных устройствах при одновременном действии электрических и магнитных полей изменяется траектория движения электрона. Электроны, эмитированные катодом, и образующиеся в результате ионизации, под действием замкнутого магнитного поля локализуются непосредственно над поверхностью распыляемого материала. Они как бы попадают в ловушку, образуемую, с одной стороны, действием магнитного поля, заставляющего двигаться электроны по циклоидальной траектории вблизи поверхности, с другой – отталкиванием их электрическим полем катода в направлении к аноду. Вероятность и количество столкновения электронов с молекулами аргона и их ионизация резко возрастают. Из-за неоднородности действия электрических и магнитных полей в прикатодной зоне интенсивность ионизации в различных участках различна. Максимальное значение наблюдается в области, где линии индукции магнитного поля перпендикулярны вектору напряженности электрического поля, минимальное – где их направление совпадает. Локализация плазмы в прикатодном пространстве позволяет получить значительно большую плотность ионного тока при меньших рабочих давлениях, и, соответственно, обеспечить высокие скорости распыления.

Достоинства метода: высокая скорость напыления, низкий уровень бомбардировки подложки.

Недостатки метода: проблемы с выбором материалов мишени, а также сложности с ее производством.

Поскольку на небольшой участок площади мишени приходится большая мощность, мишени должны изготавливаться без пустот и пор, чтобы избежать локального плавления и разбрызгивания вещества.

Напыление воздействием высокочастотного электромагнитного поля

При помощи напыления воздействием высокочастотного электромагнитного поля появилась возможность получать пленки непроводящих материалов из-за отсутствия эффекта накопления заряда на поверхности мишени. Большинство ионов немобильны в условиях высокочастотного напыления (5-30 МГц) в отличие от электронов, которые чувствительны к колебаниям прикладываемого потенциала. Если электрод подсоединяется к радиочастотному генератору, на электроде появляется отрицательное напряжение вследствие различия в подвижности между электронами и ионами. Напыление может производиться при достаточно низких давлениях (5 – 15 торр) в сравнении с планарным магнетронным напылением из-за более высокой частоты колебаний электронов и их большей энергии, следовательно, большее количество соударений может приводить к ионизации. (рис ) .