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Magnetron planare in rivestimenti PVD


Magnetron planare in rivestimenti PVD


Il Magnetron planare è, in sostanza, una modalità classica "diodo" sputtering catodo con l'aggiunta di una matrice di magnete permanente dietro il catodo. Questa matrice di magnete è organizzata in modo che il campo magnetico è normale al campo elettrico in un tracciato chiuso e costituisce un limite di "tunnel" che intrappola elettroni vicino alla superficie del bersaglio. Questa cattura di elettroni migliora l'efficienza della formazione dello ione gas e vincola il plasma di scarico, permettendo maggiore corrente a bassa pressione del gas e raggiunge una velocità di deposizione Polverizzi superiore per rivestimenti PVD (Physical Vapor Deposition).


Diverse forme di catodo/destinazione dei Magnetron Sputtering differenti sono stati usati, ma i più comuni sono circolari e rettangolari. Magnetron rettangolare si trovano più spesso in scala più grande In linea Magnetron Sputtering sistemi dove substrati scansione linearmente passato gli obiettivi su una qualche forma di un nastro trasportatore o vettore. Magnetron circolare si trovano più comunemente in scala più piccola confocale sistemi Batch o stazioni singola cialda in strumenti cluster.


Anche se possono essere fatto modelli più complessi, maggior parte dei catodi - tra cui praticamente tutti quelli circolari e rettangolari - hanno un modello di semplice magnete concentriche con il centro, un polo e il perimetro l'opposto. Per il Magnetron circolare, questo sarebbe un relativamente piccolo magnete rotondo al centro e da un magnete di anello anulare di polarità opposta intorno alla parte esterna con un gap in mezzo.


Per il Magnetron rettangolare al centro uno è normalmente un bar lungo l'asse lungo (ma meno di tutta la sua lunghezza) con un "recinto" rettangolare di polarità opposta tutto intorno con un gap in mezzo. Il divario è dove sarà il plasma, un anello circolare nel Magnetron circolare o una forma allungata "race track" nel rettangolare. Si noti che, soprattutto in catodi più grandi, i magneti possono essere parecchi segmenti individuali piuttosto che un unico pezzo solido.


Come il materiale di rivestimento del catodo di destinazione viene utilizzato in PVD e materiale sputa fuori, sarete in grado di vedere questi modelli caratteristici erosione sulla faccia di destinazione. Infatti, in caso di problemi di magnete ad esempio mancanti, non allineati, o a testa in giù, il percorso di erosione sarà anormale e questo può essere una buona indicazione diagnostica di tali problemi entro il catodo Magnetron Sputtering.


L'orientamento di polo dei singoli magneti deve essere tale che un polo è formato al centro, e l'opposto del palo lungo il perimetro. Ci sono un paio di modi per farlo. Il più comune è quello di installare pali del nord/sud dei magneti perpendicolare al piano dell'obiettivo, un polo verso la destinazione e l'altra estremità - estremità "libera" / fronte pole - magneticamente colmato a altri magneti da una piastra di palo fatto di magnetico (normalmente materiale ferroso).


Il circuito magnetico completo è così un aperto polo nord di un magnete (o una catena di magneti individuali, se non un pezzo) con il suo opposto Polo Sud accoppiate mediante il materiale magnetico al Polo Nord di un altro, cui Polo Sud quindi è aperto. Questi due magneticamente opposte estremità aperte volto verso la destinazione e il campo magnetico risultante archi sopra la superficie del bersaglio per formare l'elettrone intrappolando, tunnel a concentrazione del plasma.


Si noti che il Magnetron PVD funziona con entrambi allineamento magnetico - il centro può essere nord e il perimetro può essere sud, o viceversa. Tuttavia, nella maggior parte dei sistemi planari Magnetron Sputtering, esistono molteplici catodi in prossimità abbastanza vicino a vicenda e non si desidera randagi nord / sud campi formano tra gli obiettivi.


Quei campi magnetici Magnetron n/s dovrebbe essere solo sulle facce dei bersagli, formando i tunnel magnetici desiderati ci. Per questo motivo, è interamente auspicabile per assicurarsi che tutti i catodi in un unico sistema sono allineati allo stesso modo, tutti i nord sulla loro perimetri, oppure tutti i sud sulla loro perimetri. E per le strutture con più sistemi di polverizzazione, allo stesso modo è auspicabile per farli tutti lo stesso modo che catodi possono essere scambiati in modo sicuro tra i sistemi senza doversi preoccupare di allineamento del magnete.


Ci sono considerazioni aggiuntive e opzioni per quanto riguarda i magneti. Maggior parte dei materiali di destinazione sono non magnetici e così non interferiscono con la necessaria resistenza del campo magnetico. Ma se si sono sputtering materiali magnetici come ferro o nichel, dovrete sia maggiore forza magneti, più sottile obiettivi e/o al fine di evitare che il campo magnetico superficiale efficacemente in corto dal materiale target magnetico.


Oltre a ciò, i dettagli di magnete, come la forza magnetica e dimensioni di spacco, possono essere progettati per migliorare l'utilizzo del materiale di destinazione, o per migliorare l'uniformità lungo l'asse principale di una destinazione rettangolare. È anche possibile utilizzare elettromagneti invece di magneti permanenti, che possono permettersi un certo grado di controllo programmabile del campo magnetico, ma, naturalmente, aumentare la complessità e il costo.


Sputter catodi sono normalmente raffreddato ad acqua, in genere che coinvolgono un rame platorello che direttamente è raffreddato ad acqua, con destinazione incollata o fissata ad esso. E in molti casi che i magneti si trovano all'interno della giacca d'acqua, a contatto con l'acqua, che probabilmente anche contatti la piastra polare in tali catodi.


In tali casi, diventa quindi necessario prendere misure appropriate per evitare la corrosione di magneti o il piatto di palo. Piastre palo possono essere fabbricati da leghe magnetiche in acciaio inox, per esempio, per evitare la corrosione, e magneti che, a seconda della loro composizione, in caso contrario potrebbero essere influenzate dall'esposizione all'acqua possono essere incapsulati in plastica o resina epossidica.


Magnetron planare e loro cugini stretti il morsetto-sul inseriscono destinazione magnetron, consentono all'utente di raggiungere più alti tassi di deposizione di polverizzazione che catodi di configurazione semplice diodo. Sono anche in grado di sostenere al plasma alle pressioni più basse di gas, che può aprire tale parametro per la regolazione del processo aggiuntivo ottenere proprietà specifiche del film come si potrebbe desiderare.


Una vasta gamma di tali obiettivi e catodi sono commercialmente disponibili, incluse le varie opzioni per il layout e la forza del magnete per migliorare aspetti particolari del processo quando necessario. Essi sono diventati un pilastro del trattamento Magnetron PVD Sputtering.


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