Der Hauptunterschied zwischen einem symmetrischen und einem unsymmetrischen Magnetron liegt in der Konfiguration ihrer Magnetfelder und deren Auswirkungen auf den Sputterprozess und die resultierenden Schichteigenschaften.
Ausgeglichenes Magnetron:
In einem symmetrischen Magnetron ist das Magnetfeld symmetrisch um das Target herum verteilt, wodurch eine stabile Plasmaentladung entsteht, die die Elektronen und Ionen in der Nähe der Targetoberfläche einschließt. Diese Konfiguration führt zu einem gleichmäßigen Erosionsmuster auf dem Target und zu einer gleichmäßigen Abscheidungsrate. Das Magnetfeld reicht jedoch nicht wesentlich über das Target hinaus, was zu einem geringeren Ionenfluss zum Substrat führt, wodurch die Energie der auf das Substrat auftreffenden Ionen und die Gesamtqualität der Schicht begrenzt werden können.Unausgeglichenes Magnetron:
- Im Gegensatz dazu weist ein unausgeglichenes Magnetron ein Magnetfeld auf, das auf einer Seite (in der Regel die Außenseite) stärker ist als auf der anderen. Dieses Ungleichgewicht führt dazu, dass sich die Magnetfeldlinien weiter in die Vakuumkammer hinein erstrecken, so dass mehr Elektronen aus dem Targetbereich austreten und mit den Gasatomen wechselwirken können, wodurch sich die Plasmadichte in der Nähe des Substrats erhöht. Diese erhöhte Plasmadichte führt zu einem höheren Ionenfluss und einer höheren Energie auf dem Substrat, was den Ionenbeschuss verstärkt und die Schichteigenschaften wie Haftung, Dichte und Härte verbessert. Das unbalancierte Magnetron ist besonders nützlich für die Abscheidung von Schichten auf Substraten mit komplexen Geometrien und in größeren Kammervolumina, da es eine hohe Abscheidungsrate und Schichtqualität bei größeren Abständen zwischen Target und Substrat aufrechterhalten kann.Zusammenfassung:
- Balanciertes Magnetron: Symmetrisches Magnetfeld, gleichmäßiger Targetabtrag, geringerer Ionenfluss zum Substrat, geeignet für gleichmäßige Schichtabscheidung.
Unbalanciertes Magnetron:
Asymmetrisches Magnetfeld, höhere Plasmadichte in Substratnähe, höherer Ionenfluss und Energie, bessere Schichteigenschaften, geeignet für komplexe Geometrien und größere Systeme.
