Konsep, Kelebihan Dan Kekurangan Seumpama Magnetron Berlebihan

Magnetron seolah-olah sputtering adalah sejenis spontan magnetron konvensional. Magnet kekal atau gegelung magnetik yang mempunyai medan magnet tertentu sama atau hampir dengan medan magnet teras diletakkan di belakang sasaran katod, dan medan magnet berserenjang ke arah medan elektrik dibentuk pada permukaan sasaran. Ruang pemendapan diisi dengan jumlah gas kerja tertentu, dan biasanya ia adalah Ar. Atom Ar diionkan ke Ar + ion dan elektron di bawah tekanan tinggi untuk menghasilkan pelepasan cahaya. Ar + ion membombardir sasaran selepas dipercepat oleh medan elektrik dan kemudian memancarkan atom, ion dan ion sasaran, elektron sekunder, dan lain-lain.

Di bawah tindakan medan elektromagnet yang saling bertentangan, elektron bergerak dalam bentuk sikloidal dan mereka terperangkap di permukaan sasaran untuk memanjangkan trajektori mereka dalam plasma, dan meningkatkan penyertaan mereka dalam perlanggaran dan pengionan molekul gas, dan mengionkan lebih banyak ion meningkatkan kadar pengionan gas. Pelepasan boleh dikekalkan pada tekanan gas yang lebih rendah. Oleh itu, spontan magnetron tidak hanya mengurangkan tekanan gas semasa proses sputtering, tetapi juga meningkatkan kecekapan sputtering dan kadar pemendapan.

Walau bagaimanapun, magnetron sputtering seimbang juga mempunyai kelemahan. Contohnya, disebabkan oleh medan magnet, elektron yang dihasilkan oleh pelepasan cahaya dan elektron-elektron menindih jarak dekat dengan permukaan sasaran oleh medan magnet selari, dan rantau plasma sangat terkurung di kawasan sekitar 60 mm. permukaan sasaran, kepekatan plasma berkurangan dengan cepat kerana jarak dari permukaan sasaran meningkat. Pada masa ini, bahan kerja hanya boleh ditempatkan dalam lingkungan 50 hingga 100 mm sasaran untuk meningkatkan kesan pengeboman ion. Kawasan salutan yang singkat ini mengehadkan dimensi geometri bahan kerja untuk disalut, jadi ia tidak sesuai untuk bahan kerja besar atau pemuatan batch, yang mengehadkan penggunaan teknologi magnetron sputtering. Dalam kes magnetron yang seimbang, tenaga zarah sasaran yang dikeluarkan adalah rendah, dan kekuatan ikatan dasar filem adalah kurang. Atom pemendapan tenaga rendah mempunyai pergerakan rendah pada permukaan substrat dan mudah menghasilkan filem dengan struktur kolar berliang dan kasar. Meningkatkan suhu bahan kerja pastinya dapat meningkatkan struktur dan prestasi filem, tetapi dalam banyak kes, bahan bahan kerja itu sendiri tidak dapat menahan suhu tinggi yang diperlukan.

Gambarajah 1 (a) Spintering magnetron seimbang (b) Spekter magnetron yang tidak seimbang

Kemunculan magnetron yang tidak seimbang yang berpanjangan sebahagiannya mengatasi kelemahan di atas dengan memperkenalkan plasma di permukaan sasaran katod ke dalam jarak 200-300 mm di hadapan sasaran pemercikan, supaya substrat itu direndam dalam plasma, seperti ditunjukkan dalam Rajah. 1. Dengan cara ini, di satu pihak, atom dan zarah yang terbakar didepositkan pada permukaan substrat untuk membentuk filem nipis. Sebaliknya, plasma membombardir substrat dengan tenaga tertentu, yang bertindak sebagai pemendapan pembantu sinar ion dan sangat meningkatkan kualiti filem.