Estudo vizando otimizar configurações de indução magnética para uso em um magnétron em reator de plasma

Abstract

As diferentes configurações de ímãs dentro do magnétron, para estudos em magnétron sputtering, têm funções múltiplas e críticas sobre o desempenho de sistemas de deposição de filmes em reatores de plasma. Os ímãs usados na retaguarda do alvo têm originalmente o propósito de confinar elétrons nas cercanias do alvo, e assim aumentar a taxa de ionização dos gases usados no reator. Como configurações magnéticas, que possam causar uma ionização dos gases a fim de provocar uma retirada uniforme de material do alvo, não podem ser alcançadas trivialmente, consideráveis esforços são destinados a otimizar disposições alternativas. Estritamente, sob o ponto de vista de aplicação, configurações magnéticas menos cuidadosas podem determinar o aparecimento de zonas de erosão na superfície do alvo que acabam por determinar sub-aproveitamento do mesmo. Em casos extremos há registros de aproveitamento de no máximo 10% do material do alvo. Neste trabalho, por alteração de geometria e posicionamento de ímãs através de simulações e medidas experimentais, se busca explorar configurações que visem aprimorar as condições de confinamento dos elétrons de modo a otimizar o uso e rendimento do material do alvo. Usando aplicativos dedicados (MAXWELL SV e FEMM) foram feitas simulações e também foi desenvolvido um sistema de mapeamento magnético, com o qual efetuamos medidas experimentais. Como resultado da busca se apresenta à configuração atual onde se pretende ter alcançado condição capaz de otimizar o rendimento do material do alvo (rotineiramente Ti).