ما هي المغنطرونات المستوية في طلاء PVD؟

إن Planar Magnetron هو ، في جوهره ، كاثود "الصمام الثنائي" الكلاسيكي مع إضافة مجموعة مغناطيسية دائمة خلف الكاثود. يتم ترتيب مجموعة المغناطيس هذه بحيث يكون المجال المغناطيسي طبيعيًا للحقل الكهربائي في مسار مغلق ويشكل "نفقًا" حدوديًا يحبس الإلكترونات آلة طلاء الأجهزة الطبية بالقرب من سطح الهدف. يعمل حبس الإلكترون هذا على تحسين كفاءة تكوين أيون الغاز ويقيد بلازما التفريغ ، مما يسمح بتيار أعلى عند ضغط غاز منخفض ويحقق معدل ترسب أعلى لطلاءات PVD (ترسيب البخار الفيزيائي).

تم استخدام العديد من أشكال الكاثود / الهدف المختلفة التي تعمل بالرش المغنطروني ، ولكن الأكثر شيوعًا هي الأشكال الدائرية والمستطيلة. غالبًا ما توجد المغنطرونات المستطيلة على نطاق أوسع في أنظمة الرش المغنطروني الخطية حيث تقوم الركائز بمسح الأهداف خطيًا على شكل من أشكال الحزام الناقل أو الناقل. توجد المغنطرونات الدائرية بشكل أكثر شيوعًا في أنظمة الدفعات متحد البؤر الأصغر حجمًا أو محطات الرقاقة الفردية في أدوات الكتلة.

على الرغم من إمكانية عمل أنماط أكثر تعقيدًا ، فإن معظم الكاثودات - بما في ذلك جميع الأنماط الدائرية والمستطيلة تقريبًا - لها نمط مغناطيسي بسيط متحد المركز مع كون المركز قطبًا ومحيطًا عكس ذلك. بالنسبة إلى المغنطرون الدائري ، سيكون هذا مغناطيسًا دائريًا صغيرًا نسبيًا في المركز ، ومغناطيسًا حلقيًا للقطبية المعاكسة حول الخارج مع وجود فجوة بينهما.

بالنسبة للمغنطرون المستطيل ، يكون المركز عادةً عبارة عن شريط أسفل المحور الطويل (ولكن أقل من الطول الكامل) مع "سياج" مستطيل للقطبية المعاكسة على طول الطريق حوله مع وجود فجوة بينهما. الفجوة هي مكان وجود البلازما ، حلقة دائرية في المغنطرون الدائري أو "مضمار سباق" ممدود في المستطيل. لاحظ أنه ، خاصة في الكاثودات الأكبر حجمًا ، يمكن أن تكون المغناطيسات عبارة عن عدة مقاطع فردية بدلاً من قطعة واحدة صلبة.
نظرًا لاستخدام مادة طلاء الكاثود المستهدفة في PVD وإيقاف تدفق المواد ، ستتمكن من رؤية أنماط التآكل المميزة هذه على الوجه المستهدف. في الواقع ، في حالة وجود أي مشاكل في المغناطيس مثل فقدان أو محاذاة أو مقلوبة ، سيكون مسار التآكل غير طبيعي ويمكن أن يكون هذا مؤشرًا تشخيصيًا جيدًا لمثل هذه المشاكل داخل كاثود Magnetron Sputtering الخاص بك.

يجب أن يكون اتجاه القطب للمغناطيسات الفردية بحيث يتشكل قطب واحد في المركز والقطب المقابل عند المحيط. هناك عدة طرق للقيام بذلك. الأكثر شيوعًا هو تثبيت القطبين الشمالي / الجنوبي للمغناطيس بشكل متعامد مع مستوى الهدف ، بحيث يكون أحد القطبين باتجاه الهدف والطرف الآخر - الطرف "الحر" / القطب المعاكس - موصولًا مغناطيسيًا بالمغناطيسات الأخرى بواسطة صفيحة قطب مصنوعة من مادة مغناطيسية (حديدية عادة).
وبالتالي ، فإن الدائرة المغناطيسية الكاملة هي قطب شمالي مفتوح لمغناطيس واحد (أو سلسلة من المغناطيسات الفردية إن لم تكن قطعة واحدة) مع قطبها الجنوبي المقابل مقترنًا بالمادة المغناطيسية إلى القطب الشمالي لآخر ، حيث يكون قطبها الجنوبي مفتوحًا بعد ذلك. يواجه هذان الطرفان المفتوحان مغناطيسيًا نحو الهدف وأقواس المجال المغناطيسي الناتجة فوق سطح الهدف لتشكيل محاصرة الإلكترون ونفق تركيز البلازما
لاحظ أن PVD Magnetron يعمل مع أي محاذاة مغناطيسية - يمكن أن يكون المركز شمالًا ويمكن أن يكون المحيط جنوبًا ، أو العكس. ومع ذلك ، في معظم أنظمة Sputtering Magnetron المستوية ، توجد كاثودات متعددة قريبة إلى حد ما من بعضها البعض ، ولا تريد أن تتشكل حقول الشمال / الجنوب الضالة بين الأهداف.
يجب أن تكون هذه المجالات المغناطيسية N / S Magnetron على وجوه الأهداف فقط ، وتشكل الأنفاق المغناطيسية المرغوبة هناك. لهذا السبب ، من المستحسن تمامًا التأكد من محاذاة جميع الكاثودات في نظام واحد بالطريقة نفسها ، إما شمالًا على محيطها ، أو جنوبًا على محيطها. وبالنسبة للمرافق التي تحتوي على أنظمة ترشيش متعددة ، فمن المستحسن أيضًا جعلها جميعًا متشابهة بحيث يمكن تبادل الكاثودات بأمان بين الأنظمة دون القلق بشأن محاذاة المغناطيس.