Das Sputtern mit einem Magnetron gibt es in vielen Formen. Jede hat einzigartige Betriebskonzepte und Anwendungsziele. Durch die Wechselwirkung zwischen dem magnetischen und dem elektrischen Feld drehen sich die Elektronen spiralförmig um die Oberfläche des Targets, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Elektronen auf das Argongas treffen und Ionen erzeugen. Die Zielsubstanz sputtert, wenn die erzeugten Ionen mit der Zieloberfläche kollidieren und dabei von einem elektrischen Feld beaufschlagt werden.
Unsymmetrische und symmetrische Komponenten der Zielquelle werden getrennt. Unsymmetrische Zielquellen haben eine feste Verbindung zwischen dem Beschichtungsfilm und dem Substrat, während ausgeglichene Quellen eine gleichmäßige Beschichtung aufweisen. Unsymmetrische Zielquellen werden normalerweise zum Aufbringen von dekorativen Filmen verwendet, während ausgeglichene Zielquellen normalerweise für optische Halbleiterfilme verwendet werden. Je nachdem, wie das Magnetfeld ist Magnetronkathoden sind unterschiedlich konfiguriert und können grob in ausgeglichen und unausgeglichen eingeteilt werden. Der Magnetfluss des magnetischen Stahls innerhalb und außerhalb der Gleichgewichtsmagnetronkathode ist ungefähr gleich, und die beiden Pole der magnetischen Feldlinien sind auf der Targetoberfläche geschlossen , das die Elektronen und das Plasma effektiv in der Nähe der Zieloberfläche einschließt, die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen erhöht und die Ionisierungseffizienz erhöht, sodass es auf einem niedrigeren Niveau arbeiten kann. Unter Luftdruck und Spannung kann die Glimmentladung eingeleitet und aufrechterhalten werden, wobei das Targetmaterial vergleichsweise schnell ausgenutzt wird. Der Substratbereich wird jedoch seltener von Ionen bombardiert, da sich die Elektronen entlang der magnetischen Feldlinie hauptsächlich in der Nähe der Targetoberfläche bewegen. Unter unsymmetrischer Magnetron-Sputtertechnologie versteht man eine Situation, in der der magnetische Fluss des äußeren Magnetpols der Magnetronkathode höher ist als der seines inneren Magnetpols. Die Plasmadichte und die Gasionisationsrate im Substratbereich steigen aufgrund der Ausbreitung der magnetischen Feldlinien zum Substrat. Wenn der Magnet stationär ist, bestimmen seine Magnetfeldeigenschaften, dass die allgemeine angestrebte Ausnutzungsrate weniger als 30 % beträgt oder Unwucht beiseite. Ein rotierendes Magnetfeld kann verwendet werden, um die Verbrauchsrate des Targetmaterials zu erhöhen. Es ist jedoch ein rotierender Mechanismus erforderlich, um das rotierende Magnetfeld aufzunehmen, und die Sputterrate sollte ebenfalls verringert werden. Große oder teure Targets werden häufig mit verwendet rotierende Magnetfelder, wie z. B. Sputtern von Halbleitermaterial. Eine statische Magnetfeld-Targetquelle wird häufig für kleine Maschinen und gewöhnliche Industriemaschinen verwendet.
Mit einer Magnetron-Targetquelle lassen sich Metalle und Verbundwerkstoffe einfach zerstäuben, zünden und zerstäuben. Dadurch kann sich eine Schleife zwischen Target (Kathode), Plasma und bespritzten Bauteilen/Vakuumkammer bilden. Der Stromkreis wird jedoch zerstört, wenn Sputterbarrieren wie Keramik. Daher ist die Schleife mit leistungsstarken Kondensatoren und Hochfrequenz-Stromquellen ausgestattet. Die Zielsubstanz fungiert auf diese Weise als Kondensator im Isolationskreis. Die Implementierung in großem Maßstab ist daher schwierig Dies ist auf die hohen Kosten, die niedrige Sputterrate und die komplexe Erdungstechnologie der Hochfrequenz-Magnetron-Sputter-Stromversorgung zurückzuführen. Um dieses Problem zu lösen, wurde das reaktive Magnetron-Sputtern entwickelt. Der Plan sieht die Verwendung eines Metallobjekts, Argon, und eines Reaktionsgases wie Sauerstoff oder Stickstoff vor. Durch die Energieumwandlung trifft die metallische Zielsubstanz auf das Bauteil und verbindet sich mit dem Reaktionsgas, um Nitrid oder Oxid zu erzeugen. Obwohl die Funktion des Magnetron-Reaktivsputterisolators einfach erscheint, ist sie eine Herausforderung. Das Hauptproblem besteht darin, dass die Reaktion abläuft Platzieren Sie es auf der Anode, der Oberfläche des Vakuumbehälters sowie der Oberfläche der Zielquelle. Dies führt zur Brandunterdrückung, zur Lichtbogenbildung der Zielquelle und der Oberfläche des Werkstücks usw.
Alle Quellen (Magnetron, Multi-Arc, Ionen) benötigen eine Kühlung, da ein erheblicher Teil der Energie in Wärme umgewandelt wird. Diese Hitze erhöht die Temperatur der Zielquelle auf über 1,000 Grad und schmilzt die gesamte Zielquelle, wenn keine oder keine ausreichende Kühlung erfolgt.
