Principio de funcionamiento y modo de la farfulla del magnetrón del pulso

- Jun 09, 2018-


Pulsada del magnetrón sputtering utiliza fuente de alimentación pulsada con el voltaje de la onda rectangular en vez de la convencional fuente de alimentación para la deposición de la farfulla del magnetrón. Tecnología de la farfulla del magnetrón pulsado puede suprimir con eficacia la generación de arco y luego eliminar defectos de la capa resultante. Al mismo tiempo, puede aumentar la tarifa de la farfulla deposición y reducir la temperatura de deposición.

 

Pulsos pueden dividirse en pulsos bidireccional y unidireccionales pulsos (como se muestra en la figura 1). El pulso bidireccional tiene dos fases en un ciclo: voltaje positivo y el voltaje negativo. En el segmento de voltaje negativo, la fuente de alimentación trabaja para el chisporroteo de la blanco. Y en el segmento de voltaje positivo, electrones son introducidos para neutralizar la carga positiva que se acumula en la superficie del blanco y hace que la superficie limpia para exponer la superficie del metal. El voltaje del pulso aplicado a la meta es igual que la de general magnetrón sputtering (400-500V). Pulsada del magnetrón sputtering utiliza generalmente la onda de pulso de onda cuadrada. Descarga de arco anormal puede eliminarse eficazmente en la banda de frecuencia media (20-200 kHz), y el tiempo de descarga de destino es controlado para asegurar que el objetivo no está envenenado y no arco ocurre, luego desconectar la tensión de objetivo o incluso hacer el objetivo cargado positivamente. Porque la velocidad de los electrones en el plasma es mucho mayor que la velocidad del ion, la transformada de la tensión positiva de destino generalmente requiere sólo del 10 al 20% de sesgo negativo, y puede prevenir la descarga de arco. Se considera que el ancho de pulso (cociente de voltajes positivos y negativos) juega un papel clave, el ancho de pulso de 1:1 tiene el mejor efecto de supresión. La tensión positiva no tiene ningún efecto significativo sobre si se produce la descarga de arco, pero afecta en gran medida la tasa de deposición. Si voltaje positivo aumenta de 10% a 20% (cociente de la tensión negativa), la tasa de deposición se incrementará en un 50%.

 

Principio de la farfulla del magnetrón pulsado del trabajo


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Figura 1 (a) pulso unidireccional bidireccional (b) pulso

 

Bidireccional de pulsos más a menudo se utilizan para doble objetivo cerrado desequilibrado la farfulla del magnetrón sistemas como se muestra en la figura 2, dos objetivos de magnetrón están conectados a la misma corriente de pulso en el sistema, similar al MF twin de destino, dos objetivos alternativamente funciona como cátodo y ánodo, cuando el objetivo del cátodo son por pulverización, el blanco del ánodo completa la limpieza de superficies, así que periódicamente cambia la polaridad de la blanco del magnetrón produce un efecto de "limpieza".

 

Los parámetros principales de la farfulla del magnetrón pulsado incluyen voltaje, frecuencia y relación de deber de la farfulla. Puesto que los electrones en el plasma tienen mayor motilities en comparación con los iones, el valor de voltaje positivo necesita sólo del 10% al 20% del valor de tensión negativa para neutralizar eficazmente las cargas positivas que se acumulado en la superficie del blanco. La frecuencia del pulso es generalmente en la gama de frecuencia media. El límite inferior de frecuencia se determina por el valor crítico inferior de intensidad de campo de ruptura que garantiza la formación de fuerza del campo por la carga acumulada en la superficie del blanco. Y el límite superior está determinado por la tasa de deposición. Generalmente, se sugiere una frecuencia más baja bajo la premisa de asegurar la descarga estable. Para el ciclo de trabajo, bajo la premisa de la carga acumulada en el destino superficie puede ser completamente neutralizada en la fase positiva del voltaje durante la pulverización, ciclo de trabajo necesita ser aumentado tanto como sea posible para lograr la eficiencia de suministro de potencia máxima .

 

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Figura 2 esquema de doble objetivo bidireccional pulsada de la farfulla del magnetrón

 

Hay un nuevo desarrollo, aplicación de sesgo pulsada al sustrato. Sesgo pulsada puede aumentar enormemente la viga de ion actual sobre el sustrato. Farfulla del magnetrón, el sesgo negativo de DC se aplica generalmente a -100 V, y la viga de ion sustrato está saturada. Aumento de la tendencia negativa no aumenta la viga de ion sustrato actual. Esta saturación actual se considera generalmente ser la viga de ion actual. Y electrones no pueden acceder a la superficie del sustrato. Pero el uso de sesgo pulsada puede superar esta escasez, los estudios han demostrado que el sesgo de pulso puede no sólo mejorar la corriente de saturación del sustrato, sino también aumentar la saturación actual a medida que aumenta el voltaje de polarización negativo. Cuando la frecuencia del pulso aumenta, este efecto es más significativo. Sustrato de pulsos negativos sesgo proporciona un nuevo método para controlar la densidad de corriente del sustrato. Este efecto se puede aplicar para optimizar la estructura de la película y la adherencia y acortar el tiempo de limpieza y calefacción del sustrato de la farfulla.