[发明专利]用于生产颗粒的等离子体溅射工艺

权利要求书

1.一种用于生产具有小于10μm尺寸的颗粒的等离子体溅射工艺，所述工艺包括

-在等离子体产生设备中提供靶，所述设备具有特征长度L_c，其中L_c³等于在所述设备中产生的等离子体的体积，

-将工艺气体引入所述等离子体产生设备中并控制所述等离子体产生设备内部的压力以获得工艺气体数密度n_G，

-在所述等离子体产生设备内部产生等离子体并控制提供至所述等离子体的能量以获得等离子体电子数密度n_e以及等离子体电子温度T_e，

-借助于所述等离子体从所述靶溅射原子，

-允许被溅射的原子被拾取在存在于所述等离子体产生设备中的晶粒的表面上，从而生产颗粒，

其中所述等离子体电子数密度n_e和所述等离子体电子温度T_e足以导致所述被溅射的靶原子的至少一部分电离，从而电离的被溅射的靶原子在所述晶粒的表面上产生拾取通量；

并且其中以下的准则被满足

L_ITA/L_c≤0.5

其中L_ITA是所述电离的被溅射的靶原子在所述等离子体内部的平均自由程，

并且其中所述等离子体产生设备通过脉冲式电力供应操作。

2.根据权利要求1所述的工艺，其中Γ_ITA/(Γ_ITT+Γ_NTA)≥0.5，优选地Γ_ITA/(Γ_ITA+Γ_NTA)≥0.66，更优选地Γ_ITA/(Γ_ITA+Γ_NTA)≥0.70，其中Γ_ITA是电离的靶原子在所述晶粒的表面上的拾取通量并且Γ_NTA是中性的靶原子在所述晶粒的表面上的拾取通量。

3.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中提供至所述等离子体的能量足以使所述等离子体中的至少20％、优选地至少30％的所述被溅射的原子获得电离。

4.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述等离子体产生设备是空心阴极设备。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺，其中所述等离子体产生设备是磁控溅射设备。

6.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中(1+3L_C/L_ITA)(1+4W_e/W_ITA)＞10，其中W_ITA是所述等离子体中的电离的被溅射的原子的平均动能并且W_e是通过W_e＝(3/2)k_BT_e与T_e相关的在所述等离子体内部的平均电子动能。

7.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述电力基本上以矩形脉冲的形式供应。

8.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述脉冲式电力供应以至少100Hz、优选地200-2000Hz的频率并且以至少5微秒、优选地10-100微秒的脉冲持续时间被施加。

9.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中被施加于所述阴极的平均功率是至少30000W/m²。

10.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述工艺气体数密度n_G和所述电子数密度n_e是使得其中W_ITA所述等离子体中的电离的被溅射的原子的平均动能并且W_e是通过W_e＝(3/2)k_BT_e与T_e相关的在所述等离子体内部的平均电子动能。