Přejít k obsahu


Material flux optimization in HiPIMS through the control of the magnetic field

Citace: [] ČAPEK, J., HÁLA, M., ZABEIDA, O., KLEMBERG-SAPIEHA, J., MARTINŮ, L. Material flux optimization in HiPIMS through the control of the magnetic field. Garmisch-Partenkirchen, Německo, 2012.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Material flux optimization in HiPIMS through the control of the magnetic field
Rok vydání: 2012
Autoři: Ing. Jiří Čapek Ph.D. , Matěj Hála , Oleg Zabeida , Jolanta Klemberg-Sapieha , Ludvík Martinů
Abstrakt CZ: V této práci byly zkoumány jevy ovlivňující depoziční rychlost (rd) ve vysokovýkonovém pulsním magnetronovém naprašování pro různě silná magnetická pole (B) v případě kovového terče. Magnetické pole magnetronu o průměru 50 mm bylo regulováno pomocí paramagnetických podložek o různých tloušťkách, které byly vkládány mezi niobový terč a magnetron při zachování konstantního výkonu výboje 500 W. Zeslabení magnetického pole (tlustá podložka) vedlo ke zvýšení rd z 10,6 na 45,2 nm/min v porovnání se silným magnetickým polem. Avšak tato maximální hodnota rd byla stále o přibližně 30 % nižší v porovnání se stejnosměrným naprašováním při konstantním výkonu. V této práci ukazujeme, že rd je ovládána dvěma procesy v závislosti na B: (i) návrat terčových iontů zpět na terč je dominantním efektem vedoucím k snížení rd pro silná B (t.j., vysoký výbojový proud a nízké katodové napětí), zatímco (ii) nelineární závislost rozprašovacího výtěžku na energii iontů je klíčovou příčinou redukující rd pro slabé B (t.j., nízký výbojový proud a vysoké katodové napětí). Dále ukazujeme, že odchylky v prostorovém rozdělení rozprášeného materiálu musí být také zváženy pro správnou interpretaci experimentálních dat.
Abstrakt EN: Various phenomena affecting deposition rate (rd) in high power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) were investigated as a function of the magnetic field (B) above a metal target. In this work, the value of B of a 50 mm magnetron was controlled by applying paramagnetic spacers with different thicknesses in between the magnetron surface and the Nb target, while using a constant discharge power of 500 W. A weaker B (a thicker spacer) led to an increase in rd by a factor of ~4.5 (from 10.6 to 45.2 nm/min) compared to the configuration without any spacer. However, this maximum rd value was still about 30 % lower in comparison to the DC magnetron sputtering mode at an identical average power. We demonstrate that the rd is governed by two processes depending on B: (i) attraction of target ions back to the target is the dominant effect leading to reduced rd for strong fields B (i.e., high discharge current and low cathode voltage), while (ii) nonlinear dependence of the sputtering yield on the ion energy is the principal cause of the rd loss for weak B values (i.e., low discharge current and high cathode voltage). In addition, we observed that a variation in the spatial distribution of the sputtered material needs to be considered for a correct interpretation of the experimental data. Maps of the material flux distribution for different B will be presented and discussed.
Klíčová slova

Zpět

Patička