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Magnétrons planaires dans les revêtements PVD


Magnétrons planaires dans les revêtements PVD


Le magnétron planaire est, par essence, un mode classique « diode » pulvérisation cathodique avec l’ajout d’un tableau aimanté derrière la cathode. Ce tableau magnétique est organisé pour que le champ magnétique est normal au champ électrique dans un tracé fermé et forme la limite « tunnel » qui capte les électrons près de la surface de la cible. Ce piégeage d’électrons améliore l’efficacité de la formation de l’ion gaz et contraint la décharge plasma, permettant à courant plus élevé à basse pression de gaz et permet d’obtenir un taux plus élevé de dépôt par pulvérisation cathodique pour revêtements PVD (Physical Vapor Deposition).


Plusieurs formes de cathode/cible de pulvérisation cathodique magnétron différentes ont été utilisées, mais les plus communs sont circulaires et rectangulaires. Magnétrons rectangulaires sont plus souvent trouvées à plus grande échelle dans la ligne de systèmes de pulvérisation cathodique magnétron où substrats scan linéaire passé les cibles sur une certaine forme d’un tapis roulant ou transporteur. Magnétrons circulaires sont plus fréquents dans la plus petite échelle Confocal lot systèmes ou stations de plaquette unique dans les outils du cluster.


Bien que des motifs plus complexes peuvent être faites, la plupart des cathodes - y compris pratiquement toutes les circulaires et rectangulaires - ont un modèle de simple aimant concentrique avec le centre étant un pôle et le périmètre de l’inverse. Pour le magnétron circulaire, ce serait un relativement petit aimant rond au centre et un aimant en anneau de la polarité opposée autour de l’extérieur avec un écart entre les deux.


Pour le magnétron rectangulaire, centre de l’une est normalement une barre vers le bas de l’axe le plus long (mais moins que toute la longueur) avec une « clôture » rectangulaire de la polarité opposée tout autour avec un écart entre les deux. L’écart est là où le plasma sera, un anneau circulaire dans le magnétron circulaire ou une forme allongée « hippodrome » en la rectangulaire. Notez que, surtout dans les plus grandes cathodes, les aimants peuvent être plusieurs segments individuels plutôt que d’une seule pièce solide.


Comme le matériau de revêtement de cathode de cible est utilisé dans les PVD et matériel crache au large, vous serez en mesure de voir ces modèles caractéristique de l’érosion sur la face de la cible. En fait, en cas d’aimant comme manquantes, mal alignées, ou tête en bas, le chemin de l’érosion sera anormal et cela peut être une bonne indication de diagnostique de ces problèmes au sein de votre cathodique Magnetron Sputtering.


L’orientation du pôle des aimants individuels doit être telle qu’un pôle est formé au centre, et le contraire de polonais au périmètre. Il y a deux façons de le faire. Le plus commun est d’installer des poteaux de Nord/Sud des aimants perpendiculaire au plan de la cible, un pôle vers la cible et l’autre extrémité - l’extrémité « libre » / en face de pôle - magnétiquement comblé les autres aimants par un plat de poteau en magnétique (normalement matériaux ferreux).


Le circuit magnétique complet est donc un ouvert du pôle Nord d’un aimant (ou une chaîne d’aimants individuels si ce n’est une seule pièce) avec son contraire pôle Sud couplé par le matériau magnétique vers le pôle Nord d’un autre, dont pôle sud est alors ouverte. Ces deux magnétiquement opposées les extrémités ouvertes face vers la cible et le champ magnétique résultant arches au-dessus de la surface de la cible pour former l’électron piégeage, plasma concentration du tunnel.


Notez que le PVD magnétron fonctionne avec soit l’alignement magnétique - le centre peut être vers le Nord et le périmètre peuvent être vers le sud, ou vice versa. Toutefois, dans la plupart des systèmes de pulvérisation cathodique magnétron planaires, il y a plusieurs cathodes assez proche de l’autre et vous ne voulez pas errants Nord / champs sud forment entre les cibles.


Les champs magnétiques de magnétron n/s ne devrait être que sur les visages les cibles, formant les tunnels magnétiques désirés il. Pour cette raison, il est tout à fait souhaitable pour s’assurer que tous les cathodes dans un seul système sont alignés de la même façon, tous vers le nord sur leur périmètre, ni tous les Sud sur leur périmètre. Et pour les installations avec plusieurs systèmes de pulvérisation, il est également souhaitable pour les rendre tout de même sorte que cathodes peuvent sans risque être échangées entre les systèmes sans se soucier d’alignement de l’aimant.


Il y a des considérations supplémentaires et des options concernant les aimants. Plupart des matériaux de cible sont amagnétiques et donc n’interfèrent pas avec l’intensité du champ magnétique nécessaire. Mais si vous êtes pulvérisation des matériaux magnétiques tels que le fer ou le nickel, vous devrez soit plus aimants de force, plus mince cibles ou les deux pour éviter d’avoir le champ magnétique surface effectivement court-circuité par le matériau cible magnétique.


En outre, les détails de l’aimant, comme la force magnétique et les dimensions de l’espace, peuvent être conçus pour améliorer l’utilisation des matériaux cible, ou pour améliorer l’uniformité, le long de l’axe principal d’une cible rectangulaire. Il est même possible d’utiliser des électro-aimants au lieu d’aimants permanents, qui peuvent se permettre un certain contrôle programmable du champ magnétique, mais en fait, bien sûr, augmenter la complexité et le coût.


Par pulvérisation cathodique cathodes sont normalement refroidi à l’eau, comprenant généralement un cuivre contre-plaque c’est directement l’eau refroidie, la cible soit collé ou fixé sur elle. Et dans de nombreux cas, que les aimants sont situés à l’intérieur de la veste de l’eau, au contact de l’eau, qui probablement communique également avec le plat de poteau dans ces cathodes.


Dans ce cas, il devient donc nécessaire de prendre des mesures appropriées pour éviter la corrosion de l’aimant ou le plat de poteau. Plaques de pôle peuvent être fabriqués des alliages magnétiques en acier inoxydable, par exemple, pour éviter la corrosion, et les aimants qui, selon leur composition, dans le cas contraire pourraient être affectées par l’exposition à l’eau peuvent être encapsulés dans le plastique ou époxy.


Magnétrons planaires et leurs proches cousins la bride-sur encart cible magnétrons, permettent à l’utilisateur d’atteindre des taux de dépôt par pulvérisation cathodique plus élevés que cathodes de configuration simple diode. Ils sont également capables de soutenir de plasma à basse pression de gaz, qui peut ouvrir ce paramètre pour le réglage de processus supplémentaires obtenir les propriétés du film spécifique que peut désirer.


Une grande variété de ces cathodes et cibles sont disponibles dans le commerce, y compris les diverses options pour la force de l’aimant et mise en page afin d’améliorer les aspects particuliers du processus si nécessaire. Ils sont devenus des piliers du traitement projettent des PVD magnétron.


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