Магнетрон с инжекцией электронов

Хорошо известно, что рабочее давление в процессе магнетронного осаждения является одним из основных факторов, определяющих такие ключевые параметры напыляемых пленок как адгезия, микрорельеф, фазовый состав, удельное сопротивление и др.

Новая планарная магнетронная распылительная система обеспечивает стабильное функционирование разрядов в скрещенных электрических и магнитных полях в области предельно низких значений рабочего давления (менее 0.1Па или 0.75 мТорр).  Снижение предельного рабочего давления магнетронного разряда достигается посредством инжекции электронов из дополнительного эмиттерного разряда с последующим их ускорением в катодном слое магнетронного разряда (изобретение защищено патентом РФ и не имеет мировых аналогов).

Магнетрон с инжекцией электронов открыл новый диапазон рабочего давления, позволяющий получать покрытия металлов и их соединений с более высокими удельными параметрами, по сравнению с покрытиями, получаемыми магнетронными разрядами в стандартном диапазоне давлений (0.2 Па и выше). 

Инжекция электронов обеспечивает кратное увеличение тока магнетронного разряда при фиксированном напряжении горения в стандартной области рабочего давления и сохранение  высоких значений тока разряда в области предельно низкого рабочего давления, где самостоятельная форма магнетронного разряда не реализуется.

Снижение рабочего давления уменьшает транспортные потери распыленных атомов в пространстве между мишенью и подложкой, что повышает скорость осаждения и эффективность процесса магнетронного распыления.

Снижение рабочего давления кратно увеличивает отношение потока ионов к потоку атомов на подложку, а также среднюю энергию ионов. Увеличение ионного ассистирования пленки в процессе ее роста  позволяет изменять структуру и свойства формируемого покрытия, улучшая ее микроструктуру, плотность и однородность. 

Снижение рабочего давления обеспечивает диффузную форму горения магнетронного разряда, в т.ч. в области интенсивного ионного распыления (рейстрека), что в свою очередь позволяет расширить зону травления мишени и увеличить коэффициент ее использования.

Снижение рабочего давления обеспечивает увеличение адгезии пленок вплоть до предельных величин. Кроме того, снижение рабочего давления вплоть до предельно низких позволяет создавать плотные пленки, соответствующие зоне T при низких температурах осаждения.

Снижение рабочего давления обеспечивает уменьшение шероховатости поверхности пленки, увеличение степени кристалличности и уменьшение размера зерна формируемых покрытий. 

РЕЖИМЫ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА: 

a.       Режим стандартного планарного магнетрона для работы в типичном диапазоне рабочего давления (>1мТорр)

b.       Режим генерации газовой плазмы (обеспечивается низким напряжением магнетрона при дополнительной аксиальной инжекции электронов) * - без отражательного электрода

c.       Режим магнетронного распыления в области низкого рабочего давления (<1мТорр) * - c отражательным электродом