Que sont les magnétrons planaires dans les revêtements PVD?

Le magnétron planaire est, en substance, une cathode classique en mode "Diode" avec l'ajout d'un réseau aimant permanent derrière la cathode. Ce réseau aimant est disposé de sorte que le champ magnétique est normal au champ électrique dans un chemin fermé et forme un "tunnel" limite qui piège les électrons Machine à revêtement d'instruments médicaux près de la surface de la cible. Ce piégeage d'électrons améliore l'efficacité de la formation d'ions gaz et limite le plasma de décharge, permettant un courant plus élevé à une pression de gaz plus faible et atteint un taux de dépôt de pulvérisation plus élevé pour les revêtements PVD (dépôt physique de vapeur).

Plusieurs formes de cathode / cible de pulvérisation magnétron différentes ont été utilisées, mais les communs sont circulaires et rectangulaires. Les magnétrons rectangulaires se trouvent souvent à plus grande échelle en systèmes de pulvérisation de magnétron en ligne où les substrats scannent linéairement devant les cibles sur une forme de courroie de convoyeur ou de transporteur. Les magnétrons circulaires se trouvent plus couramment dans les systèmes de lots confocaux à plus petite échelle ou les stations de plaquettes uniques dans des outils de cluster.

Bien que des modèles plus complexes puissent être effectués, les cathodes - y compris pratiquement toutes les circulaires et rectangulaires - ont un modèle d'aimant concentrique simple avec le centre étant un poteau et le périmètre à l'opposé. Pour le magnétron circulaire, ce serait un aimant rond relativement petit au centre et un aimant à anneau annulaire de la polarité opposée autour de l'extérieur avec un espace entre les deux.

Pour le magnétron rectangulaire, le centre est normalement une barre dans l'axe long (mais moins que toute la longueur) avec une "clôture" rectangulaire de la polarité opposée tout autour de lui avec un espace entre les deux. L'espace est l'endroit où le plasma sera, un anneau circulaire dans le magnétron circulaire ou une "piste de course" allongée dans le rectangulaire. Notez que, en particulier dans les plus grands cathodes, les aimants peuvent être plusieurs segments individuels plutôt qu'une pièce solide.
Comme le matériau de revêtement cible de la cathode est utilisé en PVD et en éteint le matériau, vous pourrez voir ces modèles d'érosion caractéristiques sur la face cible. En fait, en cas de problèmes aimants tels que manquant, mal aligné ou à l'envers, le chemin de l'érosion sera anormal et cela peut être une bonne indication diagnostique de ces problèmes dans votre cathode de pulvérisation de magnétron.

L'orientation du poteau des aimants individuels doit être telle qu'un poteau se forme au centre et le pôle opposé au périmètre. Il existe quelques façons de le faire. La commune est d'installer les pôles nord / sud des aimants perpendiculairement au plan de la cible, un pôle vers la cible et l'autre extrémité - l'extrémité "libre" / pôle opposé - ponté magnétiquement vers les autres aimants par une plaque de poteau en matériau magnétique (normalement ferreux).
Le circuit magnétique complet est donc un pôle nord ouvert d'un aimant (ou une chaîne d'aimants individuels sinon une pièce) avec son pôle Sud opposé couplé par le matériau magnétique au pôle nord d'un autre, dont le pôle Sud est alors ouvert. Ces deux extrémités ouvertes magnétiquement opposées face vers la cible et le champ magnétique résultant des arcs au-dessus de la surface de la cible pour former le piégeage d'électrons, un tunnel de concentration en plasma
Notez que le magnétron PVD fonctionne avec l'alignement magnétique - le centre peut être vers le nord et le périmètre peut être au sud, ou vice versa. Cependant, dans les systèmes de pulvérisation de magnétrons planaires, il existe plusieurs cathodes à proximité les unes des autres, et vous ne voulez pas que des champs d'égard du Nord / Sud se forment entre les cibles.
Ces champs magnétiques magnétrons N / S ne devraient être que sur les visages des cibles, formant les tunnels magnétiques souhaités. Pour cette raison, il est tout à fait souhaitable de s'assurer que toutes les cathodes d'un système sont alignées de la même manière, soit au nord sur leurs périmètres, soit tout au sud sur leurs périmètres. Et pour les installations avec plusieurs systèmes de pulvérisation, il est également souhaitable de les rendre tous les mêmes afin que les cathodes puissent être échangées en toute sécurité entre les systèmes sans se soucier de l'alignement de l'aimant.