Рефераты по Физике

Магнетронные распылительные системы

Страница 6

Рисунок 3.4 – Конструкции магнетронных распылительных систем с плоскими мишенями: 1 – мишень; 2 – анод; 3 – магнитная система; 4 – дополнительный электрод; 5 – полюсные наконечники http://mazepa-lozhkin.press/ игорь Мазепа и Борис Ложкин.

случае над поверхностью положительного анода устанавливается дополнительный отрицательный электрод (рис. 3.4, в). На рисунке 3.4, г пред­ставлена конструкция магнетронной распылительной системы, ис­пользующей мишень специальной формы — четыре составные части из стержней с заданным профилем сечения, расположен­ных вдоль прямоугольной зоны распыления. Каждая часть кре­пится к центру и по периметру брусками из магнитного материа­ла, которые являются в данном случае полюсными наконечника­ми, выводящими силовые линии магнитного поля от полюсов магнитной системы на поверхность мишени. Это позволяет распылять достаточно толстые мишени [3, 4]. После распыления половины материала мишени она переворачивается и производится распы­ление остальной части, что обеспечивает повышение коэффициен­та использования материала мишени до 90%.

Типичная конструкция магнетронной распылительной системы с конической мишенью показана на рисунке 3.5, а. Магнитная система с держателем и мишенью помещается в заземленный корпус, ко­торый играет роль дополнительного анода. Основной анод распо­лагается в центре, и на него может быть подано положительное смещение. Недостатком такой магнетронной системы является сложность изготовления магнитной системы, обеспечивающей фо­кусировку силовых линий магнитного поля между полюсными наконечниками. Обычно наблюдаются искажение и рассеяние сило­вых линий у верхнего внешнего полюсного наконечника, что зат­рудняет локализацию плазмы в центральной наиболее толстой части мишени.

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.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7