PVDコーティングの平面マグネトロンとは何ですか？

平面マグネトロンは、本質的に、カソードの後ろに永久磁石アレイが追加された、古典的な「ダイオード」モードのスパッタリングカソードです。この磁石アレイは、磁場が閉じた経路の電場に垂直であり、電子をトラップする境界「トンネル」を形成するように配置されています。 医療機器コーティング機 ターゲットの表面近く。この電子トラップは、ガスイオン形成の効率を改善し、放電プラズマを抑制し、より低いガス圧力でより高い電流を可能にし、PVD（物理蒸着）コーティングのより高いスパッタ堆積速度を実現します。

いくつかの異なるマグネトロンスパッタリングカソード/ターゲット形状が使用されていますが、最も一般的なのは円形と長方形です。長方形のマグネトロンは、大規模なインラインマグネトロンスパッタリングシステムで最もよく見られます。このシステムでは、基板が何らかの形のコンベヤーベルトまたはキャリア上のターゲットを直線的に通過します。円形マグネトロンは、小規模な共焦点バッチシステムまたはクラスターツールの単一ウェーハステーションでより一般的に見られます。

より複雑なパターンを作成することもできますが、ほとんどのカソード（実質的にすべての円形および長方形のものを含む）は、中心が1つの極で、周囲が反対の単純な同心磁石パターンを持っています。円形マグネトロンの場合、これは中央に比較的小さな丸い磁石があり、外側に反対の極性の環状リング磁石があり、その間にギャップがあります。

長方形のマグネトロンの場合、中央のマグネトロンは通常、長軸に沿ったバー（ただし全長よりも短い）であり、その周りに反対の極性の長方形の「フェンス」があり、その間にギャップがあります。ギャップは、プラズマが存在する場所、円形マグネトロンの円形リング、または長方形の細長い「レーストラック」です。特に大きな陰極では、磁石は1つの固体ではなく、いくつかの個別のセグメントになる可能性があることに注意してください。
ターゲットカソードコーティング材料がPVDで使用され、材料が飛び散るので、ターゲット面にこれらの特徴的な侵食パターンを見ることができます。実際、欠落、位置ずれ、または逆さまなどの磁石の問題が発生した場合、侵食経路は異常になり、これはマグネトロンスパッタリングカソード内のそのような問題の良い診断指標になります。

個々の磁石の極の向きは、1つの極が中央に形成され、反対の極が周囲に形成されるようにする必要があります。これを行うにはいくつかの方法があります。最も一般的なのは、磁石の北/南極をターゲットの平面に垂直に設置し、一方の極をターゲットに向け、もう一方の端（「自由」端/反対の極）をポールプレートによって他の磁石に磁気的にブリッジすることです。磁性（通常は鉄）材料でできています。
したがって、完全な磁気回路は、1つの磁石（または1つの部品ではない場合は個々の磁石のチェーン）の開いた北極であり、反対側の南極は磁性材料によって別の磁石の北極に結合され、その南極は開いています。これらの2つの磁気的に反対側の開放端はターゲットに面しており、結果として生じる磁場はターゲットの表面上でアーチ状になり、電子トラッププラズマ濃縮トンネルを形成します。
PVDマグネトロンは、どちらの磁気アライメントでも機能することに注意してください。中心を北に、周囲を南に、またはその逆にすることができます。ただし、ほとんどの平面マグネトロンスパッタリングシステムでは、互いにかなり近接した複数の陰極があり、ターゲット間に北/南の漂遊磁場が形成されることは望ましくありません。
これらのN/Sマグネトロン磁場は、ターゲットの面にのみ存在し、そこに目的の磁気トンネルを形成する必要があります。このため、1つのシステムのすべてのカソードが同じように配置されていることを確認することが完全に望ましいです。つまり、すべてが北にあるか、すべてが南にあります。また、複数のスパッタシステムを備えた施設の場合も同様に、磁石の位置合わせを気にせずにシステム間でカソードを安全に交換できるように、すべて同じにすることが望ましいです。