Onderzoek naar magnetron sputtertechnologie- Ningbo Danko Vacuum Technology Co., Ltd.

1.1 spanning en vermogen

Als de toegepaste spanning wordt gewijzigd binnen het drukbereik waar het gas kan worden geïoniseerd, zal de impedantie van het plasma in het circuit dienovereenkomstig veranderen, waardoor de stroom in het gas verandert. Het wijzigen van de stroom in het gas kan meer of minder ionen creëren die op het doel raken om de sputtersnelheid te regelen.

Over het algemeen: het verhogen van de spanning verhoogt de ionisatiesnelheid. Dit zal de stroom verhogen, dus het zal een daling van de impedantie veroorzaken. Wanneer de spanning wordt verhoogd, zal de afname van de impedantie de stroom aanzienlijk vergroten, dat wil zeggen dat het vermogen sterk zal worden verhoogd. Als de gasdruk constant is en de snelheid waarmee het substraat beweegt onder de sputteringsbron constant is, dan wordt de hoeveelheid materiaal die op het substraat wordt afgezet, bepaald door het op het circuit toegepast vermogen. In het bereik dat wordt gebruikt in gecoate producten van Vonardenne, is er een lineair verband tussen de stroomverhoging en de toename van de sputtersnelheid.

1.2 Gasomgeving

Het vacuümsysteem en het procesgassysteem regelen samen de gasomgeving.

Ten eerste trekt een vacuümpomp de kamerlichaam naar een hoog vacuüm (ongeveer 10-torr). Het procesgas wordt vervolgens opgeladen door het procesgassysteem (inclusief druk- en stroomregelaars) om de gasdruk te verminderen tot ongeveer 2x10-3torr. Om de juiste kwaliteit van dezelfde film te garanderen, moet het procesgas 99,995% zuiver zijn. Bij reactief sputteren kan het mengen van een kleine hoeveelheid inert gas (bijv. Argon) in het reactieve gas de sputtersnelheid verhogen.

1.3 gasdruk

Het verlagen van de gasdruk tot een bepaald punt verhoogt het gemiddelde vrije pad van de ionen, waardoor op hun beurt meer ionen de kathode met voldoende energie kunnen raken om de deeltjes eruit te bombarderen, dwz de sputtersnelheid verhogen. Afgezien van dit punt neemt de hoeveelheid ionisatie af als gevolg van te weinig moleculen die deelnemen aan de botsing, wat resulteert in een afname van de sputtersnelheid. Als de gasdruk te laag is, wordt het plasma gedoofd en stopt sputteren. Het verhogen van de gasdruk verhoogt de ionisatiesnelheid, maar vermindert ook het gemiddelde vrije pad van de gesputterde atomen, wat ook de sputtersnelheid vermindert. Het gasdrukbereik waarover de maximale afzettingssnelheid kan worden verkregen, is zeer smal. Als reactief sputteren wordt uitgevoerd, omdat het continu wordt geconsumeerd, moet nieuwe reactieve sputters met een passend tempo worden aangevuld om een uniforme afzettingssnelheid te behouden.

1.4 transmissiesnelheid

De beweging van het glazen substraat onder de kathode wordt uitgevoerd door middel van een aandrijving. Door de lage drive -snelheid kan het glas langer in het kathodebereik passeren, waardoor dikkere lagen kunnen worden afgezet. Om de uniformiteit van de filmlaag te waarborgen, moet de transmissiesnelheid echter constant worden gehouden.

Typische transmissiesnelheden in het coatinggebied variëren van 0 tot 600 inch per minuut (ongeveer 0 tot 15,24 meter). Het typische werkbereik ligt tussen 90 tot 400 inch per minuut (ongeveer 2,286 tot 10,16 meter), afhankelijk van het coatingmateriaal, het vermogen, het aantal kathoden en het type coating.

1,5 afstand en snelheid en hechting

Voor maximale afzettingssnelheid en verbeterde filmadhesie moet het substraat zo dicht mogelijk bij de kathode worden geplaatst zonder de gloedafvoer zelf te beschadigen. De gemiddelde vrije paden van gesputterde deeltjes en gasmoleculen (en ionen) spelen ook een rol. Naarmate de afstand tussen het substraat en de kathode toeneemt, neemt de kans op botsingen toe, zodat het vermogen van de gesputterde deeltjes om het substraat te bereiken afneemt. Daarom moet het substraat voor maximale afzettingssnelheid en beste hechting zo dicht mogelijk bij de kathode worden geplaatst.

2 systeemparameters

Het proces wordt beïnvloed door veel parameters. Sommigen van hen kunnen worden gewijzigd en gecontroleerd tijdens de procesbewerking; terwijl anderen, hoewel gefixeerd, in het algemeen binnen een bepaald bereik kunnen worden bestuurd vóór de procesbewerking. Twee belangrijke vaste parameters zijn: doelstructuur en magnetisch veld.

2.1 Doelstructuur

Elk individueel doel heeft zijn eigen interne structuur en deeltjesoriëntatie. Vanwege verschillen in interne structuur kunnen twee doelen die identiek lijken, enorm verschillende sputtersnelheden vertonen. Dit moet vooral worden genoteerd in coatingbewerkingen waar nieuwe of verschillende doelen worden gebruikt. Als alle doelblokken een vergelijkbare structuur hebben tijdens de verwerking, kan het aanpassen van de voeding, het verhogen of verminderen van het vermogen indien nodig, dit compenseren. Binnen een reeks doelen worden ook verschillende sputtersnelheden geproduceerd vanwege verschillende deeltjesstructuren. Het bewerkingsproces kan verschillen veroorzaken in de interne structuur van het doelwit, dus zelfs doelen van dezelfde legeringssamenstelling zullen verschillen hebben in sputteringssnelheden.

Evenzo kunnen parameters zoals de kristalstructuur, korrelstructuur, hardheid, stress en onzuiverheden van het doelblok de sputteringssnelheid beïnvloeden, wat kan leiden tot streakachtige defecten op het product. Dit vereist ook aandacht tijdens coating. Deze situatie kan echter alleen worden opgelost door het doelwit te vervangen.

De doel -uitputtingzone zelf veroorzaakt ook relatief lage sputtersnelheden. Op dit moment moet de stroom- of transmissiesnelheid op dit moment worden aangepast om een goede filmlaag te verkrijgen. Omdat snelheid van cruciaal belang is voor een product, is de standaard en de juiste aanpassing om het vermogen te vergroten.

2.2 magnetisch veld

Het magnetische veld dat wordt gebruikt om de secundaire elektronen te vangen, moet consistent zijn over het doeloppervlak en de magnetische veldsterkte moet geschikt zijn. Niet-uniforme magnetische velden produceren niet-uniforme lagen. Als de magnetische veldsterkte niet geschikt is (bijvoorbeeld te laag), dan zal zelfs dezelfde magnetische veldsterkte resulteren in langzame filmafzettingssnelheden en mogelijk sputteren bij de boutkop. Dit kan het membraan besmetten. Als de magnetische veldsterkte te hoog is, kan de afzettingssnelheid in het begin zeer hoog zijn, maar deze snelheid zal snel dalen tot een zeer laag niveau vanwege het geëtste gebied. Evenzo resulteert dit geëtste gebied ook in een lager doelgebruik.

2.3 Variabele parameters

Tijdens het sputterproces kan dynamische controle van het proces worden uitgevoerd door deze parameters te wijzigen. Deze variabele parameters omvatten: vermogen, snelheid, type gas en druk.

3.1 Kracht

Elke kathode heeft zijn eigen stroombron. Afhankelijk van de grootte van de kathode en het systeemontwerp, kan het vermogen variëren van 0 tot 150 kW (nominaal). De voeding is een constante stroombron. In de stroomregelingsmodus wordt het vermogen vastgesteld terwijl de spanning wordt gecontroleerd en wordt het constante vermogen gehandhaafd door de uitgangsstroom te wijzigen. In de stroomregels is de uitgangsstroom vast en gecontroleerd, terwijl de spanning kan worden aangepast. Hoe hoger het vermogen dat wordt toegepast, hoe groter de depositiesnelheid.

3.2 Snelheid

Een andere variabele is snelheid. Voor coaters met één einde kan de transmissiesnelheid van de coatingzone worden geselecteerd van 0 tot 600 inch per minuut (ongeveer 0 tot 15,24 meter). Voor dubbele coaters kan de transmissiesnelheid van de coatingzone worden geselecteerd van 0 tot 200 inch per minuut (ongeveer 0 tot 5,08 meter). Bij een bepaalde sputtersnelheid geven lagere aandrijfsnelheden dikkere afgezette films aan.

3.3 Gas

De laatste variabele is gas. Twee van de drie gassen kunnen worden geselecteerd voor gebruik als het belangrijkste gas en het hulpgas. Tussen hen kan de verhouding van elke twee ook worden aangepast. Gasdruk kan worden geregeld tussen 1 ~ 5x 10-3torr.

3.4 Relatie tussen kathode/substraat

In de gebogen glascoatingmachine is een andere parameter die kan worden aangepast de afstand tussen de kathode en het substraat. Er zijn geen verstelbare kathoden in platte glazen coaters.

Thermische verdamping en magnetron sputtercoating machine