Magnetronin sputterointitekniikan tutkimus- Ningbo Danko Vacuum Technology Co., Ltd.

1,1 jännite ja teho

Jos käytettyä jännitettä vaihdetaan paine -alueella, jolla kaasu voidaan ionisoida, plasman impedanssi piirissä muuttuu vastaavasti, aiheuttaen kaasun virran muutoksen. Kaasun virran muuttaminen voi luoda enemmän tai vähemmän ionit, jotka osuvat kohteeseen roiskutusnopeuden hallitsemiseksi.

Yleensä: Jännitteen lisääminen lisää ionisaatiota. Tämä lisää virtaa, joten se aiheuttaa impedanssin laskun. Kun jännite kasvaa, impedanssin lasku lisää suuresti virtaa, ts. Voimaa kasvaa huomattavasti. Jos kaasun paine on vakio ja nopeus, jolla substraatti liikkuu ruiskutuslähteen alla, on vakio, substraattiin kerrostuneen materiaalin määrä määritetään piiriin käytetyn tehon avulla. Vonardenne -päällystetyissä tuotteissa käytetyllä alueella on lineaarinen suhde tehonkorotuksen ja ruiskutusnopeuden nousun välillä.

1.2 Kaasuympäristö

Tyhjiöjärjestelmä ja prosessikaasujärjestelmä hallitsevat yhdessä kaasuympäristöä.

Ensinnäkin tyhjiöpumppu vetää kammion rungon korkeaan tyhjiöön (noin 10-torr). Prosessikaasu lataa sitten prosessikaasujärjestelmällä (mukaan lukien paine ja virtauksen ohjaussäätimet) kaasun paineen vähentämiseksi noin 2x10-3torr. Saman kalvon oikean laadun varmistamiseksi prosessikaasun on oltava 99,995% puhdasta. Reaktiivisessa ruiskutuksessa pienen määrän inertin kaasua (esim. Argon) sekoittaminen reaktiivisessa kaasussa voi lisätä sputterointinopeutta.

1.3 Kaasunpaine

Kaasun paineen vähentäminen tiettyyn pisteeseen lisää ionien keskimääräistä vapaata polkua, mikä puolestaan antaa enemmän ioneja lyödä katodia tarpeeksi energialla hiukkasten pommittamiseksi, ts. Lisääntymisnopeutta. Tämän pisteen lisäksi ionisaation määrä pienenee törmäykseen osallistuvien liian vähän molekyylien vuoksi, mikä johtaa ruiskutusnopeuden vähentymiseen. Jos kaasun paine on liian alhainen, plasma sammuu ja ruiskutus pysähtyy. Kaasunpaineen lisääminen lisää ionisaatiota, mutta vähentää myös sputteroitujen atomien keskimääräistä vapaata polkua, mikä myös vähentää ruiskuttamisnopeutta. Kaasun painealue, jonka yli maksimin laskeutumisnopeus voidaan saada, on erittäin kapea. Jos reaktiivista ruiskutusta suoritetaan, koska sitä käytetään jatkuvasti, uusi reaktiivinen ruiskutus on täydennettävä sopivalla nopeudella tasaisen laskeutumisnopeuden ylläpitämiseksi.

1.4 Lähetyksenopeus

Katodin alla olevan lasisubstraatin liikkuminen suoritetaan ajomatkan avulla. Matala käyttötaso antaa lasille kulkea pidempään katodialueella, mikä mahdollistaa paksumman kerrosten kerrostumisen. Kalvokerroksen yhdenmukaisuuden varmistamiseksi siirtonopeus on kuitenkin pidettävä vakiona.

Pinnoitusalueen tyypilliset voimansiirronopeudet ovat välillä 0 - 600 tuumaa minuutissa (noin 0 - 15,24 metriä). Tyypillinen toiminta -alue on välillä 90 - 400 tuumaa minuutissa (noin 2,286 - 10,16 metriä) pinnoitusmateriaalista, voimasta, katodien lukumäärästä ja päällystystyypistä riippuen.

1,5 etäisyys ja nopeus ja tarttuvuus

Maksimaalisen laskeutumisnopeuden ja parannetun kalvon tarttumisen saavuttamiseksi substraatti tulisi sijoittaa mahdollisimman lähelle katodia vahingoittamatta itse hehkua. Sputteroitujen hiukkasten ja kaasumolekyylien (ja ionien) keskimääräisillä vapailla poluilla on myös rooli. Kun substraatin ja katodin välinen etäisyys kasvaa, törmäysten todennäköisyys kasvaa siten, että sputteroitujen hiukkasten kyky päästä substraattiin vähenee. Siksi suurimman laskeutumisnopeuden ja parhaan tarttumisen saavuttamiseksi substraatti on asetettava mahdollisimman katodiin.

2 järjestelmäparametria

Monet parametrit vaikuttavat prosessiin. Jotkut niistä voidaan muuttaa ja hallita prosessitoiminnan aikana; kun taas toisia, vaikkakin kiinteitä, voidaan yleensä ohjata tietyllä alueella ennen prosessin toimintaa. Kaksi tärkeää kiinteää parametria ovat: kohderakenne ja magneettikenttä.

2.1 Kohderakenne

Jokaisella yksittäisellä kohteella on oma sisäinen rakenne ja hiukkasten suunta. Sisäisen rakenteen erojen vuoksi kahdella identtisen kohteen kohdalla voi olla huomattavasti erilaisia ruiskutusnopeuksia. Tämä tulisi olla erityisen huomattava pinnoitusoperaatioissa, joissa käytetään uusia tai erilaisia kohteita. Jos kaikilla kohdehalkoilla on samanlainen rakenne prosessoinnin aikana, virtalähteen säätäminen, tehon lisääminen tai vähentäminen tarvittaessa voi kompensoida sitä. Kohteiden joukossa tuotetaan myös erilaisia ruiskutusnopeuksia erilaisten hiukkasrakenteiden vuoksi. Koneistusprosessi voi aiheuttaa eroja kohteen sisäisessä rakenteessa, joten jopa saman seoskoostumuksen kohteilla on eroja sputterointinopeuksissa.

Samoin parametrit, kuten kiderakenne, viljarakenne, kovuus, stressi ja kohdelohkon epäpuhtaudet, voivat vaikuttaa sputterointinopeuteen, mikä voi johtaa tuotteen putken kaltaisiin virheisiin. Tämä vaatii myös huomion pinnoitteen aikana. Tämä tilanne voidaan kuitenkin ratkaista vain korvaamalla tavoite.

Itse tavoitteen ehtymisvyöhyke aiheuttaa myös suhteellisen alhaiset ruiskutusnopeudet. Tällä hetkellä hyvän kalvokerroksen saamiseksi tehon tai voimansiirron nopeus on säädettävä uudelleen. Koska nopeus on kriittinen tuotteelle, tavanomainen ja asianmukainen säätö on lisätä tehoa.

2.2 Magneettikenttä

Toissijaisten elektronien ansaan käytetyn magneettikentän on oltava yhdenmukaisia kohdepinnan poikki ja magneettikentän lujuuden tulisi olla sopiva. Ei-yhtenäiset magneettikentät tuottavat epäyhtenäisiä kerroksia. Jos magneettikentän lujuus ei ole sopiva (esim. Liian matala), jopa sama magneettikentän lujuus johtaa hitaan kalvon laskeutumisnopeuksiin ja mahdolliseen ruiskuttamiseen pultinpäässä. Tämä voi saastuttaa kalvon. Jos magneettikentän lujuus on liian korkea, laskeutumisnopeus voi olla alussa erittäin korkea, mutta tämä nopeus laskee nopeasti erittäin alhaiselle tasolle syövytetyn alueen takia. Samoin tämä syövytetty alue johtaa myös alhaisempaan tavoitteen käyttöasteen.

2.3 Muuttujaparametrit

Sputterointiprosessin aikana prosessin dynaaminen ohjaus voidaan suorittaa muuttamalla näitä parametreja. Nämä muuttuvat parametrit sisältävät: teho, nopeus, kaasun tyyppi ja paine.

3.1 Power

Jokaisella katodilla on oma virtalähde. Katodin koosta ja järjestelmän suunnittelusta riippuen teho voi vaihdella 0 - 150 kW (nimellinen). Virtalähde on vakio nykyinen lähde. Tehonohjaustilassa teho on kiinteä, kun jännitettä tarkkailtaan, ja vakiotehoa ylläpidetään muuttamalla lähtövirta. Nykyisessä ohjaustilassa lähtövirta kiinteä ja tarkkaillaan, kun taas jännite voidaan säätää. Mitä korkeampi teho on käytetty, sitä suurempi kerrostumisnopeus on.

3.2 Nopeus

Toinen muuttuja on nopeus. Yhdenpäisen päällysteen pinnoitusvyöhykkeen voimansiirronopeus voidaan valita 0-600 tuumaa minuutissa (noin 0-15,24 metriä). Kaksoispäteisten päällysteiden pinnoitusvyöhykkeen voimansiirronopeus voidaan valita 0-200 tuumaa minuutissa (noin 0-5,08 metriä). Tietyllä ruiskutusnopeudella alhaisemmat käyttötavanopeudet osoittavat talletettujen paksumpia kalvoja.

3.3 Kaasu

Viimeinen muuttuja on kaasu. Kaksi kolmesta kaasusta voidaan valita käytettäväksi pääkaasuna ja apukaasuna. Niiden välillä minkä tahansa kahden suhteen voidaan säätää. Kaasun painetta voidaan ohjata välillä 1 ~ 5x 10-3torr.

3.4 Katodin/substraatin välinen suhde

Kaareessa lasin päällystyskoneessa toinen parametri, joka voidaan säätää, on katodin ja substraatin välinen etäisyys. Tasaisissa lasikarkuissa ei ole säädettäviä katodeja.

Lämpöhaihdutus ja magnetroninen ruiskutuspinnoituskone