فئة أهداف الرش مقسمة على تقنية الرش المغنطروني

يمكن تقسيمها إلى رش المغنطرون DC و رش المغنطرون RF.

تتطلب طريقة الرش بالتيار المستمر أن يتمكن الهدف من نقل الشحنة الموجبة التي تم الحصول عليها من عملية القصف الأيوني إلى الكاثود على اتصال وثيق به، ومن ثم لا يمكن لهذه الطريقة سوى رش بيانات الموصل، وهو أمر غير مناسب لبيانات العزل، لأن لا يمكن تحييد الشحنة الأيونية الموجودة على السطح عند قصف الهدف العازل، مما سيؤدي إلى زيادة الجهد على السطح المستهدف، ويتم تطبيق كل الجهد المطبق تقريبًا على الهدف، وبالتالي فإن فرص تسارع الأيونات والتأين بين اثنين سيتم تقليل الأقطاب، أو حتى لا يمكن أن تتأين، مما يؤدي إلى فشل التفريغ المستمر، وحتى انقطاع التفريغ وانقطاع الاخرق. ولذلك، يجب استخدام الترددات الراديوية الاخرق (RF) لعزل الأهداف أو الأهداف غير المعدنية ذات الموصلية الضعيفة.

تتضمن عملية التناثر عمليات تشتت معقدة وعمليات نقل طاقة مختلفة: أولاً، تصطدم الجسيمات الساقطة بشكل مرن مع الذرات المستهدفة، وسيتم نقل جزء من الطاقة الحركية للجسيمات الساقطة إلى الذرات المستهدفة. تتجاوز الطاقة الحركية لبعض الذرات المستهدفة حاجز الجهد الذي تشكله الذرات الأخرى حولها (5-10 ev للمعادن)، ومن ثم يتم إخراجها من الشبكة البلورية لإنتاج ذرات خارج الموقع، ومزيد من الاصطدامات المتكررة مع الذرات المجاورة ، مما أدى إلى سلسلة تصادم. عندما تصل سلسلة التصادم هذه إلى سطح الهدف، إذا كانت الطاقة الحركية للذرات القريبة من سطح الهدف أكبر من طاقة الارتباط السطحي (1-6ev للمعادن)، فإن هذه الذرات سوف تنفصل عن سطح الهدف وادخل الفراغ .

الطلاء المتطاير هو مهارة استخدام الجسيمات المشحونة لقصف سطح الهدف في الفراغ لجعل الجسيمات المقذوفة تتراكم على الركيزة. عادة، يتم استخدام تفريغ توهج الغاز الخامل منخفض الضغط لتوليد الأيونات العرضية. يتكون هدف الكاثود من مواد طلاء، ويتم استخدام الركيزة كالأنود، ويتم إدخال 0.1-10 باسكال من الأرجون أو أي غاز خامل آخر في غرفة التفريغ، ويحدث تفريغ التوهج تحت تأثير الكاثود (الهدف) 1-3 كيلو فولت تيار مستمر سلبي عالي الجهد أو جهد الترددات اللاسلكية 13.56 ميجا هرتز. تقصف أيونات الأرجون المتأينة سطح الهدف، مما يتسبب في تناثر ذرات الهدف وتراكمها على الركيزة لتكوين طبقة رقيقة. في الوقت الحاضر، هناك العديد من أساليب الاخرق، بما في ذلك الاخرق الثانوي، الاخرق الثلاثي أو الرباعي، الاخرق المغنطروني، الاخرق المستهدف، الاخرق RF، الاخرق التحيز، الاخرق RF الاتصالات غير المتماثلة، الاخرق شعاع الأيون والاخرق التفاعلي.

نظرًا لأن الذرات المتناثرة تتناثر بعد تبادل الطاقة الحركية مع الأيونات الموجبة بعشرات طاقة الإلكترون فولت، فإن الذرات المتناثرة تتمتع بطاقة عالية، مما يفضي إلى تحسين قدرة الذرات على التشتت أثناء التراص، وتحسين دقة ترتيب التراص، وصنع الفيلم المحضر له التصاق قوي مع الركيزة.

أثناء الرش، بعد تأين الغاز، تطير أيونات الغاز إلى الهدف المتصل بالكاثود تحت تأثير المجال الكهربائي، وتطير الإلكترونات إلى تجويف الجدار المؤرض والركيزة. بهذه الطريقة، في ظل الجهد المنخفض والضغط المنخفض، يكون عدد الأيونات صغيرًا وتكون قوة الرش للهدف منخفضة؛ عند الجهد العالي والضغط العالي، على الرغم من إمكانية ظهور المزيد من الأيونات، فإن الإلكترونات المتطايرة إلى الركيزة تتمتع بطاقة عالية، مما يسهل تسخين الركيزة وحتى الاخرق الثانوي، مما يؤثر على جودة الفيلم. بالإضافة إلى ذلك، فإن احتمال الاصطدام بين الذرات المستهدفة وجزيئات الغاز أثناء الطيران إلى الركيزة يزداد بشكل كبير. لذلك، سيتم تناثرها في التجويف بأكمله، الأمر الذي لن يؤدي إلى إهدار الهدف فحسب، بل سيلوث أيضًا كل طبقة أثناء تحضير الأفلام متعددة الطبقات.

من أجل حل أوجه القصور المذكورة أعلاه، تم تطوير تقنية الرش بالمغنطرون DC في السبعينيات. إنه يتغلب بشكل فعال على عيوب انخفاض معدل الرش الكاثودي وزيادة درجة حرارة الركيزة التي تسببها الإلكترونات. لذلك، تم تطويره بسرعة واستخدامه على نطاق واسع.

المبدأ هو كما يلي: في رش المغنطرون، نظرًا لأن الإلكترونات المتحركة تتعرض لقوة لورنتز في المجال المغناطيسي، فإن مدار حركتها سيكون ملتويًا أو حتى حركة حلزونية، وسيصبح مسار حركتها أطول. لذلك، يتم زيادة عدد الاصطدامات مع جزيئات الغاز العاملة، بحيث تزيد كثافة البلازما، ومن ثم يتم تحسين معدل الرش المغنطروني بشكل كبير، ويمكن أن تعمل تحت جهد وضغط منخفض للرش لتقليل ميل تلوث الفيلم؛ ومن ناحية أخرى، فإنه يعمل أيضًا على تحسين طاقة الذرات الموجودة على سطح الركيزة، لذلك يمكن تحسين جودة الفيلم إلى حد كبير. في الوقت نفسه، عندما تصل الإلكترونات التي تفقد طاقتها من خلال الاصطدامات المتعددة إلى القطب الموجب، فإنها تصبح إلكترونات منخفضة الطاقة، ومن ثم لن ترتفع درجة حرارة الركيزة. ولذلك، فإن الرش المغنطروني له مزايا "السرعة العالية" و"درجة الحرارة المنخفضة". عيب هذه الطريقة هو أنه لا يمكن تحضير الفيلم العازل، وسيتسبب المجال المغناطيسي غير المستوي المستخدم في قطب المغنطرون في حفر غير متساوٍ واضح للهدف، مما يؤدي إلى انخفاض معدل استخدام الهدف، والذي يكون عمومًا 20٪ - 30 فقط %.