Wat zijn vlakke magnetrons in PVD-coatings?

De Planar Magnetron is in wezen een klassieke "diode"-modus sputterkathode met de toevoeging van een permanente magneetarray achter de kathode. Deze magneetreeks is zo gerangschikt dat het magnetische veld loodrecht staat op het elektrische veld in een gesloten pad en een grens "tunnel" vormt die elektronen opsluit Coatingmachine voor medische instrumenten nabij het oppervlak van het doel. Deze elektronenvangst verbetert de efficiëntie van de vorming van gasionen en beperkt het ontladingsplasma, waardoor een hogere stroom bij een lagere gasdruk mogelijk is en een hogere sputterdepositiesnelheid voor PVD-coatings (Physical Vapor Deposition) wordt bereikt.

Er zijn verschillende vormen van Magnetron Sputterkathode/doelwit gebruikt, maar de meest voorkomende zijn rond en rechthoekig. Rechthoekige Magnetrons worden het vaakst gevonden in grotere schaal In-line Magnetron Sputtersystemen waar substraten lineair langs de doelen scannen op een of andere vorm van transportband of drager. Circulaire magnetrons worden vaker aangetroffen in kleinere confocale batchsystemen of enkele waferstations in clustertools.

Hoewel complexere patronen mogelijk zijn, hebben de meeste kathoden - inclusief vrijwel alle ronde en rechthoekige - een eenvoudig concentrisch magneetpatroon waarbij het midden één pool is en de omtrek het tegenovergestelde. Voor de ronde Magnetron zou dit een relatief kleine ronde magneet in het midden zijn, en een ringvormige ringmagneet van de tegenovergestelde polariteit aan de buitenkant met een opening ertussen.

Voor de rechthoekige Magnetron is de middelste normaal gesproken een balk langs de lange as (maar minder dan de volledige lengte) met een rechthoekig "hek" van de tegenovergestelde polariteit helemaal eromheen met een opening ertussen. De opening is waar het plasma zal zijn, een cirkelvormige ring in de cirkelvormige Magnetron of een langwerpige "racebaan" in de rechthoek. Merk op dat, vooral bij grotere kathoden, de magneten uit meerdere afzonderlijke segmenten kunnen bestaan ​​in plaats van uit één vast stuk.
Aangezien het coatingmateriaal voor de doelkathode wordt gebruikt in PVD en het materiaal sputtert, kunt u deze karakteristieke erosiepatronen op het doelvlak zien. In feite, in het geval van magneetproblemen zoals ontbrekende, verkeerd uitgelijnde of ondersteboven, zal het erosiepad abnormaal zijn en dit kan een goede diagnostische indicatie zijn van dergelijke problemen binnen uw Magnetron sputterkathode.

De pooloriëntatie van de afzonderlijke magneten moet zodanig zijn dat één pool in het midden wordt gevormd en de tegenovergestelde pool aan de omtrek. Er zijn een aantal manieren om dit te doen. De meest gebruikelijke is om de noord-/zuidpolen van de magneten loodrecht op het vlak van het doel te installeren, de ene pool in de richting van het doel en het andere uiteinde - het "vrije" uiteinde / de tegenovergestelde pool - magnetisch overbrugd naar de andere magneten door een poolplaat gemaakt van magnetisch (normaal ferro) materiaal.
Het volledige magnetische circuit is dus een open noordpool van een magneet (of een keten van afzonderlijke magneten, zo niet één stuk) met de tegenoverliggende zuidpool die door het magnetische materiaal is gekoppeld aan de noordpool van een andere, waarvan de zuidpool dan open is. Deze twee magnetisch tegenover elkaar liggende open uiteinden zijn naar het doel gericht en het resulterende magnetische veld buigt zich boven het oppervlak van het doel om de elektronenvangende, plasmaconcentratietunnel te vormen
Merk op dat de PVD Magnetron werkt met ofwel magnetische uitlijning - het midden kan het noorden zijn en de omtrek kan het zuiden zijn, of omgekeerd. In de meeste Planar Magnetron Sputtering-systemen zijn er echter meerdere kathoden vrij dicht bij elkaar, en u wilt geen verdwaalde noord-/zuidvelden tussen de doelen.
Die magnetische N/S Magnetron-velden zouden alleen op de gezichten van de doelen moeten zijn en daar de gewenste magnetische tunnels vormen. Om deze reden is het absoluut wenselijk om ervoor te zorgen dat alle kathoden in één systeem op dezelfde manier zijn uitgelijnd, ofwel allemaal in het noorden aan hun omtrek, of helemaal in het zuiden aan hun omtrek. En voor faciliteiten met meerdere sputtersystemen is het eveneens wenselijk om ze allemaal hetzelfde te maken, zodat kathodes veilig kunnen worden uitgewisseld tussen de systemen zonder dat je je zorgen hoeft te maken over magneetuitlijning.33