Taħt l-influwenza ta 'kampijiet elettromanjetiċi reċiprokament perpendikolari, l-elettroni jimxu b'mod ċiklojdali u huma marbuta mal-wiċċ fil-mira, li jtawwal it-trajettorja tagħhom fil-plażma u jżid il-parteċipazzjoni tagħhom fil-proċess ta' kolliżjoni u jonizzazzjoni tal-molekuli tal-gass, jonizza aktar joni u jtejjeb ir-rata ta 'jonizzazzjoni tal-gass. L-iskariku jista 'jinżamm anke taħt pressjoni tal-gass aktar baxxa. Għalhekk, magnetron sputtering mhux biss inaqqas il-pressjoni tal-gass matul il-proċess ta 'sputtering, iżda wkoll itejjeb l-effiċjenza ta' sputtering u r-rata ta 'depożizzjoni.
Madankollu, magnetron sputtering bilanċjat għandu wkoll l-iżvantaġġi tiegħu. Pereżempju, minħabba l-kamp manjetiku, l-elettroni ġġenerati mill-iskarigu li jkandi u l-elettroni sekondarji sputtered huma limitati sewwa għall-viċinanza tal-wiċċ fil-mira mill-kamp manjetiku parallel. Ir-reġjun tal-plażma huwa limitat ħafna għal żona ta 'madwar 60 mm fuq il-wiċċ fil-mira. Hekk kif id-distanza mill-wiċċ fil-mira tiżdied, il-konċentrazzjoni fil-plażma tonqos malajr. F'dan il-punt, il-biċċa tax-xogħol tista 'titqiegħed biss f'medda ta' 50-100 mm fuq il-wiċċ tal-mira tal-magnetron biex ittejjeb l-effett tal-bumbardament tal-jone.
Din iż-żona ta 'kisi effettiva qasira tillimita d-dimensjonijiet ġeometriċi tal-biċċa tax-xogħol li għandha tkun miksija, u tagħmilha mhux adattata għal biċċiet tax-xogħol akbar jew tagħbijiet tal-forn, u b'hekk tirrestrinġi l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-magnetron sputtering. Barra minn hekk, waqt sputtering bbilanċjat tal-magnetron, il-partiċelli tal-mira ejected għandhom enerġija aktar baxxa, li tirriżulta f'saħħa fqira tal-irbit tal-film-sottostrat. L-atomi depożitati ta'-enerġija baxxa għandhom mobilità baxxa fuq il-wiċċ tas-sottostrat, li jifformaw faċilment films irqaq porużi, mhux maħduma u kolonni. Filwaqt li żżid it-temperatura tal-biċċa tax-xogħol tista 'ttejjeb l-istruttura u l-proprjetajiet tal-film, f'ħafna każijiet, il-materjal tal-biċċa tax-xogħol innifsu ma jistax jiflaħ it-temperatura għolja meħtieġa.
L-emerġenza ta' sputtering ta' magnetron żbilanċjat jegħleb parzjalment in-nuqqasijiet-imsemmija hawn fuq. Tidderieġi l-plażma mill-wiċċ tal-mira tal-katodu għal medda ta '200-300 mm quddiem il-mira ta' sputtering, tgħaddas is-sottostrat fil-plażma, kif muri fil-figura. B'dan il-mod, min-naħa waħda, l-atomi u l-partiċelli sputtered jiddepożitaw fuq il-wiċċ tas-sottostrat biex jiffurmaw film irqiq; min-naħa l-oħra, il-plażma tibbumbardja s-sottostrat b'ċerta enerġija, li taġixxi bħala aġent ta 'depożizzjoni assistita tar-raġġ tal-jone-, u ttejjeb ħafna l-kwalità tal-film.
Żbilanċjatsistemi ta' sputtering ta' magnetrongħandhom żewġ strutturi. Tip wieħed għandu qawwa tal-kamp manjetiku ogħla fil-qalba milli fiċ-ċirku ta 'barra, u l-linji tal-kamp manjetiku mhumiex magħluqa, u jinġibdu lejn il-ħajt tal-kamra tal-vakwu, li jirriżulta f'densità baxxa tal-plażma fuq il-wiċċ tas-sottostrat. Għalhekk, dan il-metodu rarament jintuża. Metodu ieħor jinvolvi qawwa tal-kamp manjetiku taċ-ċirku ta 'barra ogħla mill-qawwa tal-kamp manjetiku tal-qalba. Il-linji tal-kamp manjetiku ma jiffurmawx ċirku kompletament magħluq, b'xi wħud mill-linji tal-kamp manjetiku taċ-ċirku ta 'barra jestendu sal-wiċċ tas-sottostrat. Dan jippermetti li xi elettroni sekondarji jaħarbu mir-reġjun tal-wiċċ fil-mira tul il-linji tal-kamp manjetiku u jaħbtu ma 'partiċelli newtrali, jonizzawhom.
Il-plażma m'għadhiex kompletament limitata għar-reġjun tal-wiċċ fil-mira iżda tista 'tilħaq il-wiċċ tas-sottostrat, tkompli żżid il-konċentrazzjoni tal-jone fiż-żona ta' depożizzjoni u tgħolli d-densità tal-kurrent tal-jone tas-sottostrat, tipikament tilħaq 'il fuq minn 5 mA/cm². B'dan il-mod, is-sors ta 'sputtering jaġixxi wkoll bħala sors ta' joni li jibbumbardja l-wiċċ tas-sottostrat. Id-densità tal-kurrent tar-raġġ tal-joni tas-sottostrat hija proporzjonali għad-densità tal-kurrent fil-mira. Żieda fid-densità tal-kurrent fil-mira twassal għal rata ta 'depożizzjoni ogħla, filwaqt li d-densità tal-kurrent tar-raġġ tal-joni tas-sottostrat miżjuda tipprovdi ċertu effett ta' bumbardament fuq il-wiċċ tal-film depożitat.
Il-bumbardament tal-jone sputtering tal-magnetron żbilanċjat jista 'jnaddaf is-saff tal-ossidu u impuritajiet oħra fuq il-biċċa tax-xogħol qabel il-kisi, jattiva l-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol, u jifforma saff psewdo-diffużjoni fuq il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol, li jgħin biex ittejjeb l-adeżjoni bejn il-film u l-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol. Matul il-proċess tal-kisi, il-bumbardament ta 'partiċelli ċċarġjati enerġetiċi jista' jikseb l-iskop li jimmodifika l-film. Pereżempju, il-bumbardament tal-jone għandu tendenza li jitqaxxar partiċelli magħqudin b'mod laxk u li jisporġu 'l barra mill-film, jinterrompi t-tkabbir dominanti tal-istat kristallin jew ikkondensat tal-film, u b'hekk jipproduċi film aktar dens, aktar uniformi u aktar uniformi, u jista' jiddepożita kisjiet ta 'prestazzjoni għolja -f'temperaturi aktar baxxi.
L-applikazzjoni tat-teknoloġija ta 'deposizzjoni bil-vakwu ta' magnetron sputtering żbilanċjat solviet il-problema tad-depożitu ta 'films densi u kumplessi li ltaqgħu magħhom fl-isputtering ta' magnetron bilanċjat. Madankollu, huwa diffiċli li jiġu depożitati films uniformi fuq sottostrati kumplessi bl-użu ta 'mira waħda ta' magnetron żbilanċjat. Barra minn hekk, hekk kif l-elettroni jtiru lejn is-sottostrat, xi elettroni jiġu adsorbiti fuq il-ħitan tal-kamra tal-vakwu hekk kif is-saħħa tal-kamp manjetiku tiddgħajjef, u dan iwassal għal tnaqqis fil-konċentrazzjonijiet ta 'elettroni u joni. Biex jindirizzaw dan, ir-riċerkaturi żviluppaw sistemi ta' sputtering ta' magnetron żbilanċjat b'ħafna-mira biex jegħlbu n-nuqqasijiet ta' sputtering ta' magnetron żbilanċjat ta' mira waħda{-. Multi-sistemi ta 'sputtering magnetron mhux ibbilanċjat fil-mira jistgħu jinqasmu f'kamp manjetiku magħluq magnetron sputtering mhux ibbilanċjat b'arbli manjetiċi ħdejn xulxin u mera kamp manjetiku żbilanċjat magnetron sputtering b'arbli manjetiċi ħdejn xulxin identiċi għal xulxin, kif muri fil-figura għal kamp manjetiku doppju-mira -mira kamp manjetiku mill-qrib.
Meta tqabbel id-distribuzzjonijiet tal-kamp manjetiku ta' pari ta' mira ta' -kamp magħluq mhux-ekwilibriju u pari ta' mira tal-mera, wieħed jista' jara li d-differenza tal-kamp manjetiku mhix sinifikanti ħdejn il-wiċċ tal-mira. Il-kamp manjetiku trasversali bejn il-poli manjetiċi ta 'ġewwa u ta' barra jillimita l-elettroni, u jiffurmaw reġjun tal-katodu tal-plażma jonizzat ħafna. F'dan ir-reġjun, joni pożittivi sputter bil-qawwa u inċiżjoni l-wiċċ fil-mira, sputtering għadd kbir ta 'partiċelli fil-mira li jtiru lejn il-wiċċ tas-sottostrat. Fil-poli manjetiċi taċ-ċirku ta 'ġewwa u ta' barra, speċjalment fil-poli manjetiċi taċ-ċirku ta 'barra aktar b'saħħithom, il-kamp manjetiku lonġitudinali jiddomina, u jsir il-kanal ewlieni għall-elettroni sekondarji biex jaħarbu mill-wiċċ fil-mira.
Dan isir il-kanal ewlieni għat-trasport ta 'partiċelli ċċarġjati lejn iż-żona tal-kisi. It-tqabbil tad-distribuzzjoni tal-kamp manjetiku ta 'kampijiet manjetiċi magħluqa u kampijiet manjetiċi mera fiż-żona tal-kisi jiżvela differenza sinifikanti. Għal pari ta 'mira tal-mera, minħabba r-repulsjoni reċiproka bejn iż-żewġ kampijiet manjetiċi fil-mira, il-kampijiet manjetiċi lonġitudinali huma sfurzati li jitgħawweġ 'il barra miż-żona tal-kisi (ħajt tal-kamra tal-vakwu), li jikkawża li l-elettroni jiġu ggwidati lejn il-ħajt tal-kamra tal-vakwu u jitilfu, u b'hekk jitnaqqas in-numru ġenerali ta' elettroni u sussegwentement joni.
Minħabba li l-metodu tal-kamp manjetiku tal-mera ma jistax jillimita l-elettroni b'mod effettiv, l-effiċjenza tal-isputtering tal-plażma ma titjiebx. B'kuntrast, il-kamp manjetiku lonġitudinali ta 'kamp manjetiku magħluq mhux-par mira ta' ekwilibriju huwa magħluq fiż-żona tal-kisi. Sakemm is-saħħa tal-kamp manjetiku tkun biżżejjed, l-elettroni jistgħu jimxu biss bejn iż-żona tal-kisi u ż-żewġ miri, jevitaw it-telf tal-elettroni u b'hekk iżidu l-konċentrazzjoni tal-jone fiż-żona tal-kisi, u jtejbu b'mod sinifikanti l-effiċjenza tal-sputtering.
