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を追加したカソードをスパッタリングする古典的な「ダイオード」モードのカソードです。この磁石アレイは、磁場が閉じた経路の電界に垂直になり、電子を閉じ込める境界「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マシン ターゲットの表面近く。この電子トラップにより、ガスイオン形成の効率が向上し、排出プラズマが制約され、ガス圧力が低いため、より高い電流が可能になり、PVD（物理的蒸気堆積）コーティングのスパッタ沈着率が高くなります。

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/ターゲットの形状が使用されていますが、共通は円形で長方形です。長方形のマグネトロンは、基板が何らかの形のコンベアベルトまたはキャリアでターゲットを直線的に通過するラインマグネトロンスパッタリングシステムで大規模に見られることがよくあります。円形のマグネトロンは、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の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実行できますが、カソード - 実質的にすべての円形および長方形のパターンを含む - は、中心が1つの極であり、周囲が反対である単純な同心円状の磁石パターンを持っています。円形のマグネトロンの場合、これは中央の比較的小さな丸い磁石であり、外側の周りの反対の極性の環状環の磁石が間に隙間があります。

長方形のマグネトロンの場合、中心は通常、長軸を下るバー（ただし、完全な長さよりも少ない）で、その周りにはその周りに極性の長方形の「フェンス」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。特に大規模なカソードでは、磁石は1つの堅実な部分ではなく、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、材料のスパッターがオフになるため、ターゲット面で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、不整合、逆さまなどの磁石の問題が発生した場合、侵食経路は異常であり、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適切な診断を示すことができます。

個々の磁石の極方向は、中心に1つの極が形成され、境界線の反対側の極が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。一般的なのは、ターゲットの平面に垂直に磁石の北 /南極を取り付けることです。1つの極はターゲットともう一方の端 - 「自由」端 /反対側の極 - 磁気（通常は特徴）材料で作られたポールプレートによって他の磁石に磁気的に架橋されます。
したがって、完全な磁気回路は、1つの磁石の北極（または、1つではない場合は個々の磁石の鎖）であり、その反対側の南極が磁性材料によって結合され、別の極の北極があり、その後南極が開いています。これらの2つの磁気的に反対の開いた端は、ターゲットに向かって表面を表し、結果として得られる磁場はターゲットの表面上にアーチ型に、電子トラッピング、プラズマ濃縮トンネルを形成します
PVDマグネトロンは、いずれかの磁気アライメントで動作することに注意してください - 中心は北にあり、境界線は南にあるか、その逆である可能性があることに注意してください。ただし、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て複数のカソードがあり、ターゲットの間に迷いの北 /南フィールド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、ターゲットの顔のみにある必要があり、そこに望ましい磁気トンネルを形成します。このため、1つのシステム内のすべてのカソードが、周辺のすべての北、または境界線のすべてのいずれかと同じ方法で揃っていることを確認することが完全に望ましいです。また、複数のスパッタシステムを備えた施設の場合、マグネットアライメントを心配することなくカソードをシステム間で安全に交換できるように、それらをすべて同じようにすることが望ましい。