Его можно разделить на магнетронное распыление постоянного тока и радиочастотное магнетронное распыление.
Метод распыления постоянным током требует, чтобы мишень могла передавать положительный заряд, полученный в процессе ионной бомбардировки, катоду, находящемуся в тесном контакте с ним, и тогда этот метод может распылять только данные проводника, что не подходит для данных изоляции, поскольку Заряд иона на поверхности не может быть нейтрализован при бомбардировке изоляционной мишени, что приведет к увеличению потенциала на поверхности мишени, и почти все приложенное напряжение прикладывается к мишени, поэтому вероятность ускорения ионизации ионов между два полюса уменьшатся или даже не смогут ионизироваться. Это приводит к сбою непрерывного разряда, даже прерыванию разряда и прерыванию распыления. Поэтому радиочастотное распыление (РЧ) необходимо использовать для изоляции целей или неметаллических целей с плохой проводимостью.
Процесс распыления включает в себя сложные процессы рассеяния и различные процессы передачи энергии: сначала падающие частицы упруго сталкиваются с атомами мишени, и часть кинетической энергии падающих частиц будет передаваться атомам мишени. Кинетическая энергия некоторых атомов мишени превышает потенциальный барьер, образованный другими атомами вокруг них (5-10эВ для металлов), и тогда они выбиваются из решетки решетки с образованием сторонних атомов, и дальнейшие повторные столкновения с соседними атомами , что приводит к каскаду столкновений. Когда этот каскад столкновений достигает поверхности мишени, и если кинетическая энергия атомов, близких к поверхности мишени, превышает поверхностную энергию связи (1-6 эв для металлов), эти атомы отделяются от поверхности мишени. и войти в вакуум.
Напыление покрытия — это умение использовать заряженные частицы для бомбардировки поверхности мишени в вакууме, чтобы бомбардируемые частицы накапливались на подложке. Обычно для генерации падающих ионов используется тлеющий разряд инертного газа низкого давления. Катодная мишень изготовлена из материалов покрытия, подложка используется в качестве анода, в вакуумную камеру вводится аргон 0,1-10 Па или другой инертный газ, и под действием катода (мишени) возникает тлеющий разряд 1-3 кВ постоянного тока, отрицательный, высокий. напряжение или РЧ напряжение 13,56 МГц. Ионизированные ионы аргона бомбардируют поверхность мишени, в результате чего атомы мишени разбрызгиваются и накапливаются на подложке, образуя тонкую пленку. В настоящее время существует множество способов распыления, в основном включая вторичное распыление, третичное или четвертичное распыление, магнетронное распыление, распыление мишени, радиочастотное распыление, распыление смещения, радиочастотное распыление с асимметричной связью, ионно-лучевое распыление и реактивное распыление.
Поскольку распыленные атомы выплескиваются после обмена кинетической энергией с положительными ионами с энергией в десятки электронвольт, распыленные атомы обладают высокой энергией, что способствует улучшению дисперсионной способности атомов во время укладки, улучшению тонкости расположения укладки и созданию подготовленная пленка имеет прочное сцепление с подложкой.
При распылении после ионизации газа ионы газа под действием электрического поля летят к мишени, соединенной с катодом, а электроны – к заземленной полости стенки и подложке. Таким образом, при низком напряжении и низком давлении количество ионов мало, а мощность распыления мишени низкая; При высоком напряжении и высоком давлении, хотя может возникнуть больше ионов, электроны, летящие к подложке, имеют высокую энергию, что позволяет легко нагреть подложку и даже вызвать вторичное распыление, влияя на качество пленки. Кроме того, значительно увеличивается вероятность столкновения атомов мишени с молекулами газа в процессе подлета к подложке. Поэтому он будет разбросан по всей полости, что не только приведет к потере мишени, но и к загрязнению каждого слоя при приготовлении многослойных пленок.
Для решения вышеуказанных недостатков в 1970-е годы была разработана технология магнетронного распыления постоянного тока. Он эффективно преодолевает недостатки низкой скорости катодного распыления и повышения температуры подложки, вызванного электронами. Поэтому он был быстро разработан и широко используется.
Принцип следующий: при магнетронном распылении, поскольку движущиеся электроны подвергаются действию силы Лоренца в магнитном поле, орбита их движения будет извилистой или даже спиральной, а траектория их движения станет длиннее. Таким образом, количество столкновений с молекулами рабочего газа увеличивается, что приводит к увеличению плотности плазмы, а затем значительно улучшается скорость магнетронного распыления, и он может работать при более низком напряжении и давлении распыления, чтобы уменьшить тенденцию к загрязнению пленки; С другой стороны, это также увеличивает энергию атомов, падающих на поверхность подложки, поэтому качество пленки может быть значительно улучшено. В то же время, когда электроны, потерявшие энергию в результате многократных столкновений, достигают анода, они становятся электронами с низкой энергией, и тогда подложка не будет перегреваться. Таким образом, магнетронное распыление имеет преимущества «высокой скорости» и «низкой температуры». Недостатком этого метода является то, что изоляционную пленку невозможно приготовить, а неравномерное магнитное поле, используемое в электроде магнетрона, приведет к явному неравномерному травлению мишени, что приводит к низкой степени использования мишени, которая обычно составляет всего 20–30 %. %.
Время публикации: 16 мая 2022 г.