PVD 코팅의 평면 마그네트론이란 무엇입니까?

Planar Magnetron은 본질적으로 음극 뒤에 영구 자석 어레이가 추가된 고전적인 "다이오드" 모드 스퍼터링 음극입니다. 이 자석 어레이는 자기장이 닫힌 경로의 전기장에 수직이도록 배열되고 전자를 가두는 경계 "터널"을 형성합니다. 의료기기 코팅기 목표 표면 근처. 이 전자 트래핑은 가스 이온 형성의 효율성을 개선하고 방전 플라즈마를 제한하여 더 낮은 가스 압력에서 더 높은 전류를 허용하고 PVD(물리적 기상 증착) 코팅에 대해 더 높은 스퍼터 증착 속도를 달성합니다.

여러 다른 마그네트론 스퍼터링 음극/타겟 모양이 사용되었지만 가장 일반적인 것은 원형과 직사각형입니다. 직사각형 마그네트론은 기판이 컨베이어 벨트 또는 캐리어의 일부 형태에서 타겟을 지나 선형으로 스캔하는 대규모 인라인 마그네트론 스퍼터링 시스템에서 가장 자주 발견됩니다. 원형 마그네트론은 소규모 공초점 배치 시스템 또는 클러스터 도구의 단일 웨이퍼 스테이션에서 더 일반적으로 발견됩니다.

더 복잡한 패턴을 수행할 수 있지만 거의 모든 원형 및 직사각형을 포함한 대부분의 음극은 중심이 하나의 극이고 둘레가 반대인 단순한 동심 자석 패턴을 가지고 있습니다. 원형 마그네트론의 경우 중앙에 비교적 작은 원형 자석이 있고 바깥쪽에는 간격이 있는 반대 극성의 환형 링 자석이 있습니다.

직사각형 마그네트론의 경우 중앙은 일반적으로 긴 축 아래로 막대(전체 길이보다 작음)와 반대 극성의 직사각형 "펜스"가 있고 그 주위에 간격이 있습니다. 간격은 플라즈마, 원형 마그네트론의 원형 링 또는 직사각형의 길쭉한 "경주 트랙"이 있는 곳입니다. 특히 더 큰 음극에서 자석은 하나의 단단한 조각이 아니라 여러 개의 개별 세그먼트일 수 있습니다.
타겟 캐소드 코팅 재료가 PVD에 사용되고 재료 스퍼터링이 제거됨에 따라 타겟 면에서 이러한 특징적인 부식 패턴을 볼 수 있습니다. 사실, 누락, 오정렬 또는 거꾸로 된 것과 같은 자석 문제가 있는 경우 침식 경로가 비정상적이며 이것은 Magnetron Sputtering 음극 내에서 그러한 문제에 대한 좋은 진단 표시가 될 수 있습니다.

개별 자석의 극 방향은 중심에 하나의 극이 형성되고 주변에 반대 극이 형성되도록 해야 합니다. 이를 수행하는 몇 가지 방법이 있습니다. 가장 일반적인 방법은 자석의 북극/남극을 대상 평면에 수직으로 설치하는 것입니다. 한 극은 대상을 향하고 다른 쪽 끝("자유" 끝/반대 극)은 극판에 의해 다른 자석에 자기적으로 브리지됩니다. 자성(일반적으로 철) 재료로 만들어졌습니다.
따라서 완전한 자기 회로는 한 자석(또는 한 조각이 아닌 경우 개별 자석 사슬)의 열린 N극이며, 반대 남극은 자성 물질에 의해 다른 자석의 북극에 결합되며, 남극은 개방됩니다. 이 두 개의 자기적으로 반대되는 열린 끝은 표적을 향하고 결과 자기장은 표적 표면 위로 아치를 형성하여 전자 트래핑, 플라즈마 집중 터널을 형성합니다.
PVD 마그네트론은 자기 정렬과 함께 작동합니다. 중심은 북쪽이 될 수 있고 둘레는 남쪽이 될 수 있으며 그 반대도 마찬가지입니다. 그러나 대부분의 평면 마그네트론 스퍼터링 시스템에는 서로 상당히 근접한 다중 음극이 있으며 타겟 사이에 스트레이 노스/ 사우스 필드가 형성되는 것을 원하지 않습니다.
해당 N/S 마그네트론 자기장은 목표물의 면에만 있어야 하며 원하는 자기 터널을 형성해야 합니다. 이러한 이유로 한 시스템의 모든 음극이 둘레에서 모두 북쪽으로 또는 둘레에서 모두 남쪽으로 동일한 방식으로 정렬되도록 하는 것이 전적으로 바람직합니다. 그리고 다중 스퍼터 시스템이 있는 시설의 경우 자석 정렬에 대한 걱정 없이 시스템 간에 음극을 안전하게 교환할 수 있도록 모두 동일하게 만드는 것이 바람직합니다.