Cosa sono i magnetroni planari nei rivestimenti PVD?

Il magnetron planari è, in sostanza, un classico modalità "diodo" che sputa il catodo con l'aggiunta di un array di magneti permanente dietro il catodo. Questo array di magneti è disposto in modo che il campo magnetico sia normale sul campo elettrico in un percorso chiuso e forma un "tunnel" di confine che intrappola gli elettroni Macchina per rivestimento per strumenti medici vicino alla superficie del bersaglio. Questo trappola per elettroni migliora l'efficienza della formazione di ioni di gas e limita il plasma di scarico, consentendo una corrente più elevata a una pressione di gas più bassa e raggiunge un tasso di deposizione di sputter più elevato per i rivestimenti PVD (deposizione fisica del vapore).

Sono state utilizzate diverse forme di catodo/bersaglio di sputtering di magnetron, ma i comuni sono circolari e rettangolari. I magnetroni rettangolari si trovano spesso su larga scala nella linea Sistemi di sputtering di magnetron in cui i substrati scansionano linearmente oltre gli obiettivi su una qualche forma di nastro trasportatore o vettore. I magnetroni circolari si trovano più comunemente nei sistemi batch confocali su scala ridotta o in stazioni di wafer single negli strumenti di cluster.

Sebbene possano essere fatti modelli più complessi, i catodi - inclusi praticamente tutti quelli circolari e rettangolari - hanno un semplice modello di magnete concentrico con il centro che è un palo e il perimetro il contrario. Per il magnetron circolare, questo sarebbe un magnete rotondo relativamente piccolo al centro e un magnete anulare anulare della polarità opposta intorno all'esterno con uno spazio nel mezzo.

Per il magnetron rettangolare quello centrale è normalmente una barra lungo l'asse lungo (ma meno della lunghezza intera) con una "recinzione" rettangolare della polarità opposta tutto intorno con uno spazio tra. Il divario è dove sarà il plasma, un anello circolare nel magnetron circolare o una "pista da corsa" allungata nel rettangolare. Si noti che, specialmente nei catodi più grandi, i magneti possono essere diversi singoli segmenti anziché un pezzo solido.
Man mano che il materiale di rivestimento del catodo target viene utilizzato in PVD e il materiale si spegne, sarai in grado di vedere questi modelli di erosione caratteristici sul viso bersaglio. In effetti, in caso di problemi di magneti come mancanti, disallineati o capovolti, il percorso di erosione sarà anormale e questo può essere una buona indicazione diagnostica di tali problemi all'interno del tuo catodo di sputtering del magnetron.

L'orientamento del polo dei singoli magneti deve essere tale che un polo è formato al centro e il polo opposto al perimetro. Ci sono un paio di modi per farlo. Il comune è di installare i poli nord / sud dei magneti perpendicolari al piano del bersaglio, un polo verso il bersaglio e l'altra estremità - il polo "libero" / opposto - collmato magneticamente sugli altri magneti da una piastra di polo fatta di materiale magnetico (normalmente ferroso).
Il circuito magnetico completo è quindi un polo nord aperto di un magnete (o una catena di singoli magneti se non un pezzo) con il suo polo sud opposto accoppiato dal materiale magnetico al polo nord di un altro, il cui polo sud è quindi aperto. Queste due estremità aperte magneticamente opposte si affacciano verso il bersaglio e il campo magnetico risultante si archivia sopra la superficie del bersaglio per formare la trappola elettronica, il tunnel di concentrazione plasma
Si noti che il magnetron PVD funziona con allineamento magnetico: il centro può essere a nord e il perimetro può essere a sud o viceversa. Tuttavia, nei sistemi di sputtering planari di magnetron, ci sono più catodi in prossimità tra loro e non si desidera formare i campi nord / sud formati tra gli obiettivi.
Quei campi magnetici magnetron N/S dovrebbero essere solo sui volti degli obiettivi, formando lì i tunnel magnetici desiderati. Per questo motivo, è del tutto desiderabile assicurarsi che tutti i catodi in un sistema siano allineati allo stesso modo, o tutti a nord sui loro perimetri, o tutti a sud sui loro perimetri. E per le strutture con più sistemi di sputter, è anche auspicabile renderli uguali in modo che i catodi possano essere scambiati in sicurezza tra i sistemi senza preoccuparsi dell'allineamento del magnete.