マグネトロン磁場の強さは、通常100～1000ガウス（0.01～0.1テスラ）である。
この磁場はマグネトロンスパッタリングプロセスにおいて極めて重要である。
この磁場は、プラズマの発生と基板上への材料の成膜の均一性に影響します。
1.磁場強度の計算
マグネトロンスパッタリング装置の磁場強度は、次式で計算できる：
ここで
- ( B ) は磁場強度である。
- ( \mu_0 ) は自由空間の透磁率である。
- ( M ) は磁石の磁化。
- ( N ) は磁石の数。
- (r はターゲットの中心から磁石までの距離。
- ( t ) は磁石の厚さ。
この式は、スパッタリングプロセスを最適化するために適切な磁場の構成と強さを決定するのに役立ちます。
磁場はガスイオンを誘導するように設計されており、ガスイオンは磁力線に沿ってらせんを描く。
これにより、ターゲット表面との衝突が増加する。
これにより、スパッタリング速度が向上するだけでなく、基板上へのスパッタリング材料の均一な堆積が保証される。
2.プラズマ生成における磁場の役割
マグネットアセンブリによって生成される磁場は、プラズマ生成プロセスにおいて重要な役割を果たす。
ガスイオンを磁力線に沿って渦巻状にすることで、ターゲット表面との衝突の可能性が高まる。
これにより、スパッタリング率が向上する。
このメカニズムは、スパッタリングされた材料を基板上に均一に堆積させるのに役立つ。
プラズマは通常、パルスDC電源を用いて生成される。
これは、数kHzの周波数でガスに高電圧を印加する。
このパルス電源は、プラズマの安定性維持に役立つだけでなく、スパッタされた材料の特性を制御することもできる。
3.プラズマとコーティング特性への影響
磁場の強さと構成は、プラズマ特性とコーティングの品質に直接影響する。
例えば、閉磁 場マグネトロンスパッタリングでは、磁石が電子トラップを形成するように配置される。
これによりイオン化のレベルが高まり、緻密で硬く、密着性の高いコーティングが得られる。
磁石の配置と強度を含むマグネトロンの設計は、望ましいコーティング特性と成膜速度を達成する上で非常に重要である。
4.まとめ
マグネトロンスパッタリングにおける磁場強度は、スパッタリングプロセスの効率と品質を左右する重要なパラメーターである。
提供された公式を用いて磁場を注意深く設計・調整することで、スパッタリング条件を最適化し、所望のコーティング特性を達成することができる。
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