مگنترون های مسطح در پوشش های PVD چیست؟

مگنترون مسطح، در اصل، یک کاتد کندوپاش با حالت "دیود" کلاسیک با افزودن یک آرایه آهنربای دائمی در پشت کاتد است. این آرایه آهنربا طوری چیده شده است که میدان مغناطیسی با میدان الکتریکی در یک مسیر بسته نرمال باشد و یک "تونل" مرزی را تشکیل می دهد که الکترون ها را به دام می اندازد. دستگاه پوشش ابزار پزشکی نزدیک سطح هدف این به دام انداختن الکترون، کارایی تشکیل یون گاز را بهبود می بخشد و پلاسمای تخلیه را محدود می کند، جریان بالاتری را در فشار گاز کمتر می دهد و نرخ رسوب کندوپاش بالاتری را برای پوشش های PVD (رسوب بخار فیزیکی) به دست می آورد.

چندین شکل مختلف کاتد/هدف کندوپاش مگنترون استفاده شده است، اما رایج ترین آنها دایره ای و مستطیلی است. مگنترون‌های مستطیلی اغلب در مقیاس بزرگ‌تر در سیستم‌های کندوپاش مغناطیسی خطی یافت می‌شوند که در آن بسترها به صورت خطی از روی اهداف روی نوعی تسمه نقاله یا حامل اسکن می‌شوند. مگنترون های دایره ای بیشتر در سیستم های دسته ای هم کانونی در مقیاس کوچکتر یا ایستگاه های تک ویفر در ابزارهای خوشه ای یافت می شوند.

اگرچه می توان الگوهای پیچیده تری را انجام داد، اکثر کاتدها - از جمله تقریباً همه کاتدهای دایره ای و مستطیلی - دارای یک الگوی آهنربایی متحدالمرکز ساده هستند که مرکز آن یک قطب و محیط مخالف است. برای مگنترون دایره ای، این یک آهنربای گرد نسبتا کوچک در مرکز، و یک آهنربای حلقوی حلقوی با قطبیت مخالف در اطراف بیرون با یک شکاف در بین خواهد بود.

برای مگنترون مستطیلی، مرکز معمولاً یک میله به سمت پایین محور طولانی (اما کمتر از طول کامل) با یک "حصار" مستطیلی با قطبیت مخالف در سراسر آن با یک شکاف در بین آن است. شکاف جایی است که پلاسما در آن قرار دارد، یک حلقه دایره ای در مگنترون دایره ای یا یک "مسیر مسابقه" دراز در مستطیل شکل. توجه داشته باشید که، به خصوص در کاتدهای بزرگتر، آهنرباها می توانند چندین بخش جداگانه باشند تا یک قطعه جامد.
از آنجایی که مواد پوشش کاتد مورد نظر در PVD استفاده می شود و مواد خارج می شوند، شما قادر خواهید بود این الگوهای فرسایش مشخصه را در سطح هدف مشاهده کنید. در واقع، در صورت بروز هرگونه مشکل آهنربا مانند گم شدن، ناهمتراز شدن یا وارونه بودن، مسیر فرسایش غیرعادی خواهد بود و این می تواند نشانه تشخیصی خوبی برای چنین مشکلاتی در کاتد کندوپاش مگنترون شما باشد.

جهت قطب هر آهنربا باید به گونه ای باشد که یک قطب در مرکز و قطب مخالف در محیط تشکیل شود. چند راه برای این کار وجود دارد. متداول‌ترین روش نصب قطب‌های شمال/جنوب آهن‌رباها عمود بر صفحه هدف است، یک قطب به سمت هدف و انتهای دیگر - انتهای "آزاد" / قطب مخالف - به طور مغناطیسی توسط یک صفحه قطب به آهن‌رباهای دیگر پل می‌شود. ساخته شده از مواد مغناطیسی (معمولا آهنی).
بنابراین مدار مغناطیسی کامل یک قطب شمال باز یک آهنربا (یا زنجیره ای از آهنرباهای منفرد اگر نه یک تکه) است با قطب جنوب مخالف آن توسط مواد مغناطیسی به قطب شمال آهنربا دیگر که قطب جنوب آن باز است، جفت شده است. این دو انتهای باز مغناطیسی متضاد به سمت هدف قرار دارند و میدان مغناطیسی حاصل از آن در بالای سطح هدف قرار می‌گیرد تا تونل متمرکز پلاسما به دام انداختن الکترون را تشکیل دهد.
توجه داشته باشید که PVD Magnetron با هم تراز مغناطیسی کار می کند - مرکز می تواند شمال و محیط می تواند جنوب باشد، یا بالعکس. با این حال، در اکثر سیستم‌های کندوپاش مگنترون مسطح، چندین کاتد در مجاورت نسبتاً نزدیک به یکدیگر وجود دارد و شما نمی‌خواهید میدان‌های سرگردان شمالی/جنوبی در بین اهداف تشکیل شود.
آن میدان های مغناطیسی N/S Magnetron فقط باید روی صورت اهداف باشد و تونل های مغناطیسی مورد نظر را در آنجا تشکیل می دهد. به همین دلیل، کاملاً مطلوب است که مطمئن شویم همه کاتدها در یک سیستم به طور یکسان در یک راستا قرار دارند، یا تماماً در شمال در محیط خود یا در تمام جنوب در محیط خود. و برای تأسیسات با سیستم های پرش چندگانه، به همین ترتیب مطلوب است که همه آنها یکسان شوند تا کاتدها بتوانند با خیال راحت بین سیستم ها بدون نگرانی در مورد تراز آهنربا رد و بدل شوند.