Die Stärke des Magnetfelds des Magnetrons liegt in der Regel zwischen 100 und 1000 Gauß (0,01 bis 0,1 Tesla). Dieses Magnetfeld ist für den Magnetron-Sputterprozess von entscheidender Bedeutung, da es die Plasmaerzeugung und die Gleichmäßigkeit der Abscheidung von Materialien auf dem Substrat beeinflusst.
Berechnung der magnetischen Feldstärke:
- Die magnetische Feldstärke in einer Magnetron-Sputteranlage kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
- [ B = \frac{\mu_0}{4\pi} \times \frac{M \times N}{r \times t} ]
- Wobei:
- ( B ) ist die magnetische Feldstärke.
- ( \mu_0 ) ist die Permeabilität des freien Raums.
- ( M ) ist die Magnetisierung des Magneten.
( N ) ist die Anzahl der Magnete.
( r ) ist der Abstand zwischen dem Zentrum des Targets und den Magneten.( t ) ist die Dicke der Magnete.
Diese Formel hilft bei der Bestimmung der geeigneten Konfiguration und Stärke des Magnetfelds zur Optimierung des Sputterprozesses. Das Magnetfeld ist so ausgelegt, dass die Gasionen spiralförmig entlang der Feldlinien geführt werden, wodurch ihre Kollisionen mit der Oberfläche des Targets verstärkt werden. Dies erhöht nicht nur die Sputterrate, sondern sorgt auch für eine gleichmäßigere Ablagerung des gesputterten Materials auf dem Substrat.Die Rolle des Magnetfelds bei der Plasmaerzeugung:
Das von der Magnetanordnung erzeugte Magnetfeld spielt eine wichtige Rolle bei der Plasmaerzeugung. Indem es die Gasionen dazu bringt, spiralförmig entlang der Feldlinien zu wandern, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen mit der Zieloberfläche, was wiederum die Sputterrate erhöht. Dieser Mechanismus trägt dazu bei, dass sich das gesputterte Material gleichmäßiger auf dem Substrat ablagert. Das Plasma wird in der Regel mit einer gepulsten Gleichstromversorgung erzeugt, die eine hohe Spannung mit einer Frequenz von mehreren kHz an das Gas anlegt. Diese gepulste Stromversorgung trägt nicht nur zur Aufrechterhaltung der Stabilität des Plasmas bei, sondern ermöglicht auch die Steuerung der Eigenschaften des gesputterten Materials.Auswirkungen auf die Plasma- und Beschichtungseigenschaften:
