Vad är plana magnetroner i PVD -beläggningar?

Den plana magnetronen är i huvudsak en klassisk "diod" -läge som sputterar katod med tillsats av en permanent magnetgrupp bakom katoden. Denna magnetuppsättning är ordnad så att magnetfältet är normalt för det elektriska fältet i en stängd stig och bildar en gräns "tunnel" som fångar elektroner Medicinsk instrumentbeläggning nära målets yta. Denna elektronfångning förbättrar effektiviteten hos gasjonbildning och begränsar urladdningsplasma, vilket möjliggör högre ström vid lägre gastryck och uppnår en högre sputteravlagring för PVD -beläggningar (fysisk ångavsättning).

Flera olika magnetronsputningskatod/målformer har använts, men de vanliga är cirkulära och rektangulära. Rektangulära magnetroner finns ofta i större skala i linje magnetronsputningssystem där substrat skannar linjärt förbi målen på någon form av transportband eller bärare. Cirkulära magnetroner finns oftare i mindre skala konfokala batchsystem eller enstaka skivstationer i klusterverktyg.

Även om mer komplexa mönster kan göras, har katoder - inklusive praktiskt taget alla cirkulära och rektangulära - ett enkelt koncentriskt magnetmönster med mitten som en pol och omkretsen motsatsen. För den cirkulära magnetronen skulle detta vara en relativt liten rundmagnet i mitten och en ringformad ringmagnet av motsatt polaritet runt utsidan med ett gap däremellan.

För den rektangulära magnetronen är mitten normalt en stapel ner den långa axeln (men mindre än i full längd) med ett rektangulärt "staket" av den motsatta polariteten hela vägen runt den med ett gap däremellan. Gapet är där plasma kommer att vara, en cirkulär ring i den cirkulära magnetronen eller en långsträckt "racerbana" i det rektangulära. Observera att, särskilt i större katoder, kan magneterna vara flera enskilda segment snarare än en solid bit.
När målkatodbeläggningsmaterialet används i PVD och materialsputter, kommer du att kunna se dessa karakteristiska erosionsmönster på målytan. I händelse av eventuella magnetproblem som saknad, feljusterad eller upp och ner kommer erosionsvägen att vara onormal och detta kan vara en bra diagnostisk indikation på sådana problem inom din magnetron -sputteringskatod.

Polorienteringen för de enskilda magneterna måste vara sådan att en pol bildas i mitten och den motsatta polen vid omkretsen. Det finns ett par sätt att göra detta. Det vanliga är att installera magnets 'nord / sydpoler vinkelrätt mot målets plan, en pol mot målet och den andra änden - det "fria" änden / motsatt polen - magnetiskt överbryggade till den andra magneterna med en polplatta gjord av magnetiskt (normalt järn) material.
Den kompletta magnetkretsen är alltså en öppen nordpol av en magnet (eller en kedja av enskilda magneter om inte en bit) med sin motsatta sydpol kopplad av det magnetiska materialet till nordpolen av en annan, vars sydpol är sedan öppen. Dessa två magnetiskt motsatta öppna ändar ansikte mot målet och de resulterande magnetfältbågarna över målets yta för att bilda elektronfångningen, plasmakoncentrerande tunnel
Observera att PVD -magnetronen fungerar med antingen magnetisk inriktning - centret kan vara norr och omkretsen kan vara söderut, eller vice versa. Men i plana magnetronsputningssystem finns det flera katoder i ganska närhet till varandra, och du vill inte ha vilda norra / södra fält som bildas mellan målen.
Dessa N/S -magnetronmagnetfält bör bara vara på målens ansikten och bilda de önskade magnetiska tunnlarna där. Av denna anledning är det helt önskvärt att se till att alla katoder i ett system är i linje på samma sätt, antingen alla norrut på sina perimetrar eller hela söder på sina perimetrar. Och för anläggningar med flera sputtersystem är det också önskvärt att göra dem alla samma så att katoder säkert kan bytas mellan systemen utan att oroa sig för magnetinriktning.