яких розпилення матеріалу відбувається за рахунок бомбардування поверхні мішені іонами робочого газу (зазвичай аргону), що утворюються в плазмі аномального тліючого розряду. Висока швидкість розпилення, характерна для цих систем, досягається збільшенням щільності іонного струму за рахунок локалізації плазми у розпилюється поверхні мішені з допомогою сильного поперечного магнітного поля.
Малюнок 1.8 - Схема магнетронній розпилювальної системи з плоскою мішенню: 1 - катод-мішень; 2 - магнітна система; 3 - джерело живлення; 4 - анод: 5 - траєкторія руху електрона; 6 - зона розпилення; 7 - силова лінія магнітного поля.
Принцип дії магнетронній розпилювальної системи показаний на малюнку 1.8. Основними елементами пристрою є катод-мішень, анод і магнітна система. Силові лінії магнітного поля замикаються між полюсами магнітної системи. Поверхня мішені, розташована між місцями входу і виходу силових ліній магнітного поля, інтенсивно розпорошується і має вигляд замкнутої доріжки, геометрія якої визначається формою полюсів магнітної системи.
Таким чином, більша частина енергії електрона, перш ніж він потрапить на анод, використовується на іонізацію і збудження, що значно збільшує ефективність процесу іонізації і призводить до зростання концентрації позитивних іонів біля поверхні мішені. Це в свою чергу обумовлює збільшення інтенсивності іонного бомбардування мішені і значне зростання швидкості розпилення, а отже, і швидкості осадження плівки. Середні швидкості осадження різних матеріалів за допомогою магнетронній розпилювальної системи, що має плоску дискову мішень діаметром 150 мм, при потужності джерела 4 кВт і розташуванні підкладки на відстані 60 мм від джерела наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Середні швидкості осадження різних матеріалів
МатериалSiTiТаWNbMoAlCrPtСuАuAgСкорость осадження, нм/с78888, 512131721303744
Слід зазначити, що плазма розряду існує тільки в області магнітної пастки в безпосередній близькості від мішені і її форма визначається геометрією і величиною магнітного поля.
Створення магнітної пастки у розпилюється поверхні мішені являє собою просте, але дуже ефективне рішення проблеми збільшення швидкості розпилення матеріалів в плазмових розпилювальних системах. Але крім цього гідності МРС має ряд специфічних властивостей, основним з яких є відсутність бомбардування підкладки високоенергетичними вторинними електронами, що вилітають з мішені.
Сумарна теплова енергія, що розсіюється на підкладці, і температура підкладки для різних матеріалів, загрожених в циліндричній МРС, наведені в таблиці 2.
Таблиця 2 - Теплова енергія і температура підкладки різних матеріалів
МатеріалAlCuTaCrAuMoWТепловая енергія, еВ/атом13172020234773Температура підкладки, ° С +7911097118106163202
Для наших умов (Ta, Mo) температури неприпустимо малі і не забезпечують необхідну адгезію покриття з підкладкою. Тому змушені використовувати штучний інфрачервоний підігрів підкладок перед напиленням до температури не нижче 500 0 С.
Основні робочі характеристики магнетронних розпилювальних систем - напруга на електродах, струм розряду, щільність струму на мішені і питома потужність, величина індукції маг...
