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Les atomes de la cible (conducteur ou diélectrique) sont éjectés par transfert de momentum des ions bombardant, produisant ainsi une vapeur d’atomes neutres qui sont déposés sur les pièces de travail sous forme d’une couche mince. Ce processus peut aussi être réalisé dans un environnement réactif, où généralement un mélange d’argon et de gaz réactifs tels que l’oxygène, l’azote, etc., est utilisé pour les applications nécessitant le dépôt de couches composées telles que les oxydes, les nitrures, etc. Pour augmenter l’efficacité du processus de dépôt réactif, les composants réactifs peuvent également être introduits par une source de plasma à distance, comme la source ICP à distance de la série PLUME.

Les magnétrons sont classés en fonction du flux magnétique à travers les surfaces des aimants. Dans les magnétrons équilibrés, les aimants, c’est-à-dire les aimants centraux et périphériques, génèrent le même flux magnétique à travers les pôles respectifs des aimants. Dans les magnétrons déséquilibrés, le flux magnétique à travers les pôles a des valeurs différentes. La configuration déséquilibrée peut être de type-I où l’aimant central génère un flux magnétique supérieur à celui généré par l’aimant périphérique. Dans les magnétrons déséquilibrés de type-II, c’est l’inverse.

Les magnétrons équilibrés génèrent une densité de plasma plus élevée par rapport aux deux autres configurations mentionnées précédemment, mais ils ont un taux d’utilisation limité de la cible, seulement environ ~25 % de la cible est éjectée. Cette configuration est un choix adéquat pour les applications utilisant des gaz réactifs et où des couches composées sont souhaitées. Les magnétrons déséquilibrés se caractérisent par une meilleure utilisation de la cible, jusqu’à 40 % et plus. Les magnétrons déséquilibrés de type-II sont plus fréquemment utilisés car cette configuration fournit un flux ionique qui aide à la croissance de la couche mince et aide à contrôler sa microstructure.

Nos magnétrons refroidis à l’eau sont disponibles en configuration équilibrée et déséquilibrée. La conception empêche tout contact direct entre l’eau de refroidissement et les aimants. Nous proposons également des magnétrons construits sur mesure tels que des magnétrons rectangulaires planaires, des magnétrons cylindriques ou des magnétrons avec un degré de déséquilibre spécifié par le client avec refroidissement indirect ou direct.

Comment fonctionnent les magnétrons

Un magnétron combine l’utilisation d’un champ électrique (E), fourni par une alimentation qui polarise négativement la cible (cathode), avec un champ magnétique (B) de confinement des électrons, fourni par un circuit magnétique externe. Par exemple, pour une cible circulaire, un aimant annulaire et un aimant au centre de l’anneau, de polarité opposée, sont utilisés pour former le circuit magnétique. Les lignes de champ magnétique produites ont des composantes parallèles et perpendiculaires au champ électrique aux points où la composante perpendiculaire du champ B est la plus élevée, la force de Lorentz, ExB, perpendiculaire à la fois au champ E et au champ B, est également la plus élevée. Dans une telle configuration, les électrons aléatoires confinés dans le champ magnétique s’accélèrent à des énergies élevées et, par collision avec les atomes de gaz neutres, ionisent partiellement le gaz et forment un plasma de haute densité en forme de beigne. Contrairement aux électrons, les ions produits, en raison de leur plus grande masse, ne sont pratiquement pas confinés dans le champ magnétique ; ils s’accélèrent donc uniquement par le champ électrique qui est perpendiculaire à la cible. Les ions bombardant la cible provoquent l’éjection des atomes de la surface, en raison du transfert de momentum des particules énergétiques en mouvement aléatoire.

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