Реферат: Магнетронные распылительные системы

Рисунок 3.5 – Конструкции магнетронных распылительных систем с конической мишенью: 1 – мишень; 2 – анод; 3 – магнитная систенма; 4 – водоохлаждаемый держатель; 5 – экран; 6 – дополнительный магнит

Положительного результата можно достигнуть, ис­пользуя дополнительную магнитную систему, расположенную над верхним полюсным наконечни­ком непосредственно под до­полнительным анодом (рисунок 3.5, б).

Для магнитной системы мо­гут быть использованы элек­тромагниты, однако это влечет за собой увеличение габаритов, необходимость стабилизиро­ванного электропитания посто­янным током и электрической изоляции в условиях интенсив­ного водяного охлаждения. По­этому в промышленных усло­виях целесообразно применять постоянные магниты, а элек­тромагниты — при экспери­ментальных исследованиях для выбора оптимальной величины магнитного поля применитель­но к конкретным условиям и конструкции магнетронной рас­пылительной системы.

Рисунок 3.6 – Конструкции магнетронных распылительных систем с переменным магнитным полем

С коэффициентом использо­вания распыляемого материа­ла тесно связана проблема рав­номерности распыления мише­ни. Выше были показаны пути повышения коэффициента ис­пользования распыляемого ма­териала выбором мишени опре­деленной геометрии. Однако существует еще один путь — применение сканирующего маг­нитного поля. Существуют два способа перемещения магнитного поля по поверхности мишени: электромагнитный и механический. В первом случае вокруг мишени устанавливают электромагнит, который создает дополнительное переменное магнитное поле, перпендикулярное поверхности мише­ни (рисунок 3.6, а). При неподвижном постоянном поле арочной конфи­гурации профиль зоны распыления имеет вид, показанный на рисунке 3.6, б. Использование дополнительного переменного поля произво­дит деформацию основного поля: вершина арки начинает смещать­ся от средней линии, в результате чего происходит симметричное смещение зоны максимальной эрозии, и профиль распыления ста­новится почти прямоугольным (рисунок 3.6, в). Равномерность распы­ления мишени можно значительно увеличить, используя многояче­истую электромагнитную систему, питающуюся от сети переменно­го тока (рисунок 3.6, г).

Форма и размеры магнетронных систем могут быть самыми разнообразными. Имеются сведения о конструкциях с мишенями длинной 2 м и шириной до 20 см [14]. При использовании мишеней большой площади с целью более равномерного их распыления создается несколько зон распыления. Например, известны системы с дисковыми мишенями диаметром более 60 см, в которых создавалось до шести зон распыления в виде концентрических колец, при этом коэффициент использования материал мишени достигал 80%. Для повышения производительности в установках непрерывного действия можно применять прямоугольные магнетронные системы с несколькими зонами распыления, каждая из которых будет представлять собой линейные источники распыляемого материала, поперек которых перемещается подложка. Естественно, что увеличение распыляемой площади требует приложения больших мощностей, и на упомянутую выше мишень размером 20020 см, используемую при производстве зеркал и в автомобильной промышленности, нужно подавать мощность до 100 кВт.

4 Заключение

В данной работе представлен обзор основных конструкций магнетронных систем распыления, некоторых конструктивных элементов (мишеней, магнитных систем и другое), описаны основные параметры установок и приведены типичные характеристики магнетронов. Так же рассмотрены сравнительные характеристики различных конструкций магнетронных систем распыления, их достоинства и недостатки. На примере планарной конструкции магнетронной системы показаны типичные характеристики разряда: вольтамперные характеристики, зависимости мощности разряда и влияние на них магнитного поля и давления рабочего газа. Представлены характеристики материалов мишеней. Кроме того, описывается принцип работы магнетрона, поведение заряженных частиц в плазме разряда, а так же распределение магнитных и электрических полей.

В заключение отметим, что потенциальные возможности применения магнетронных распылительных систем в настоящее время еще далеко не полностью выяснены и реализованы. Но уже сейчас применение магнетронных установок весьма широко. Они заняли прочные позиции в технологиях изготовления полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. В частности, применяются для формирования контактов к различным полупроводниковым и пассивным элементам схем. Это изготовление резистивных пленок гибридных микросхем, магнитных пленок, низкоомных контактов и многое другое.

Кроме того, они широко используются в промышленных установках для нанесения тонкопленочных покрытий. Это – всевозможные фильтрующие, отражающие, защитные и теплосберегающие оптические покрытия на стеклах.

Магнетронные системы нашли широкое применение в вопросах плазмохимической обработки, травления и получения материалов.

Несмотря на всю широту использования магнетронных систем распыления, нельзя утверждать то, что к настоящему моменту они являются достаточно хорошо изученными. Все большее практическое применение МРС значительно опередило разработку теории и методику их расчета.

5 Conclusion

The paper presents review of basic magnetron sputtering system constructions, some construction elements (targets, magnetic systems and so on), key parameters and typical magnetron characteristics are described as well. Besides, the dependences of the working space parameters on the magnetron discharge plasma are presented. Moreover, comparative characteristics of the different magnetron sputtering systems constructions and their advantages and limitations are described. For example, the critical discharge characteristics of the planar magnetron are given, such as volt-ampere and the power discharge characteristics and influence on those ones the magnetic field and process gas pressure values. The study also presents characteristics of material, the targets made. Then, there are des