Forskning på magnetron sputteringsteknologi- Ningbo Danko Vacuum Technology Co., Ltd.

1.1 Spenning og effekt

Hvis den påførte spenningen endres innenfor trykkområdet der gassen kan ioniseres, vil impedansen til plasmaet i kretsen endres deretter, noe som får strømmen i gassen til å endre seg. Endring av strømmen i gassen kan skape mer eller færre ioner som treffer målet for å kontrollere sputringhastigheten.

Generelt: Å øke spenningen øker ioniseringshastigheten. Dette vil øke strømmen, så det vil føre til et fall i impedans. Når spenningen økes, vil reduksjonen i impedans øke strømmen kraftig, det vil si at kraften vil bli sterkt økt. Hvis gasstrykket er konstant og hastigheten som underlaget beveger seg under sputteringskilden er konstant, bestemmes mengden materiale som er avsatt på underlaget av kraften som påføres kretsen. I det området som brukes i Vonardennebelagte produkter, er det et lineært forhold mellom kraftøkning og økning av sputterhastigheten.

1.2 Gassmiljø

Vakuumsystemet og prosessgasssystemet kontrollerer sammen gassmiljøet.

Først trekker en vakuumpumpe kammerlegemet til et høyt vakuum (ca. 10-Torr). Prosessgassen lades deretter av prosessgasssystemet (inkludert trykk- og strømningskontrollregulatorer) for å redusere gasstrykket til omtrent 2x10-3Torr. For å sikre riktig kvalitet på den samme filmen, må prosessgassen være 99.995% ren. Ved reaktiv sputtering kan blanding av en liten mengde en inert gass (f.eks. Argon) i den reaktive gassen øke sputringhastigheten.

1.3 Gasstrykk

Å redusere gasstrykket til et visst punkt øker den gjennomsnittlige frie banen til ionene, noe som igjen lar flere ioner slå katoden med nok energi til å bombardere partiklene ut, dvs. øke sputteringshastigheten. Utover dette punktet reduseres mengden av ionisering på grunn av for få molekyler som deltar i kollisjonen, noe som resulterer i en reduksjon i sputringhastigheten. Hvis gasstrykket er for lavt, slukkes plasmaet og sputtering stopper. Å øke gasstrykket øker ioniseringshastigheten, men reduserer også den gjennomsnittlige frie banen til de sputrede atomene, noe som også reduserer sputringhastigheten. Gasstrykkområdet som den maksimale deponeringshastigheten kan oppnås er veldig smal. Hvis reaktiv sputtering blir utført, siden den kontinuerlig konsumeres, må ny reaktiv sputtering fylles på med en passende hastighet for å opprettholde en jevn deponeringshastighet.

1.4 Overføringshastighet

Bevegelsen av glassunderlaget under katoden utføres ved hjelp av en stasjon. Den lave drivhastigheten gjør at glasset kan passere lenger i katodeområdet, noe som gjør at tykkere lag kan avsettes. For å sikre ensartetheten i filmlaget, må imidlertid overføringshastigheten holdes konstant.

Typiske overføringshastigheter i beleggområdet varierer fra 0 til 600 tommer per minutt (ca. 0 til 15,24 meter). Det typiske driftsområdet er mellom 90 til 400 tommer per minutt (ca. 2,286 til 10,16 meter), avhengig av beleggmateriale, kraft, antall katoder og type belegg.

1.5 Avstand og hastighet og vedheft

For maksimal avsetningshastighet og forbedret filmadhesjon, bør underlaget plasseres så nær katoden som mulig uten å skade glødutladningen i seg selv. De gjennomsnittlige frie banene til sputrede partikler og gassmolekyler (og ioner) spiller også en rolle. Når avstanden mellom underlaget og katoden øker, øker sannsynligheten for kollisjoner, slik at evnen til de sputrede partiklene til å nå underlaget avtar. Derfor, for maksimal avsetningshastighet og best vedheft, må underlaget plasseres så nær katoden som mulig.

2 Systemparametere

Prosessen påvirkes av mange parametere. Noen av dem kan endres og kontrolleres under prosessdrift; Selv om andre, selv om de er faste, generelt kan kontrolleres innen et visst område før prosessoperasjon. To viktige faste parametere er: målstruktur og magnetfelt.

2.1 Målstruktur

Hvert enkelt mål har sin egen indre struktur og partikkelorientering. På grunn av forskjeller i intern struktur, kan to mål som ser ut til å være identiske utvise enormt forskjellige sputtende hastigheter. Dette bør bemerkes spesielt i beleggoperasjoner der nye eller forskjellige mål brukes. Hvis alle målblokker har en lignende struktur under prosessering, kan justering av strømforsyningen, øke eller redusere kraften etter behov, kompensere for den. Innenfor et sett med mål produseres også forskjellige sputringhastigheter på grunn av forskjellige partikkelstrukturer. Maskineringsprosessen kan forårsake forskjeller i den interne strukturen til målet, så selv mål for den samme legeringssammensetningen vil ha forskjeller i sputteringshastigheter.

På samme måte kan parametere som krystallstruktur, kornstruktur, hardhet, stress og urenheter i målblokken påvirke sputringhastigheten, noe som kan føre til streklignende defekter på produktet. Dette krever også oppmerksomhet under belegg. Imidlertid kan denne situasjonen bare løses ved å erstatte målet.

Selve målutviklingssonen forårsaker også relativt lave sputtende rate. På dette tidspunktet, for å oppnå et godt filmlag, må kraften eller overføringshastigheten justeres. Fordi hastighet er avgjørende for et produkt, er standard og passende justering å øke strømmen.

2.2 Magnetfelt

Magnetfeltet som brukes til å felle de sekundære elektronene, må være konsistente over måloverflaten, og magnetfeltstyrken skal være passende. Ikke-ensartede magnetfelt produserer ikke-ensartede lag. Hvis magnetfeltstyrken ikke er passende (f.eks for lav), vil selv den samme magnetfeltstyrken føre til langsomme filmavsetningshastigheter og mulig sputtering ved bolthodet. Dette kan forurense membranen. Hvis magnetfeltstyrken er for høy, kan deponeringshastigheten være veldig høy i begynnelsen, men denne hastigheten vil raskt falle til et veldig lavt nivå på grunn av det etsede området. På samme måte resulterer dette etsede området også i en lavere målutnyttelsesgrad.

2.3 Variable parametere

Under sputteringsprosessen kan dynamisk kontroll av prosessen utføres ved å endre disse parametrene. Disse variable parametrene inkluderer: kraft, hastighet, type gass og trykk.

3.1 strøm

Hver katode har sin egen strømkilde. Avhengig av størrelsen på katode og systemdesign, kan kraften variere fra 0 til 150 kW (nominell). Strømforsyningen er en konstant strømkilde. I strømkontrollmodus er strømmen løst mens spenningen overvåkes, og den konstante strømmen opprettholdes ved å endre utgangsstrømmen. I gjeldende kontrollmodus er utgangsstrømmen fikset og overvåkes, mens spenningen kan justeres. Jo høyere kraften som ble brukt, jo større er deponeringshastigheten.

3.2 hastighet

En annen variabel er hastighet. For enkeltlakkere kan transmisjonshastigheten til beleggssonen velges fra 0 til 600 tommer per minutt (ca. 0 til 15,24 meter). For dobbelt-endte beleggere kan transmisjonshastigheten til beleggssonen velges fra 0 til 200 tommer per minutt (ca. 0 til 5,08 meter). Med en gitt sputringhastighet indikerer lavere drivhastigheter tykkere filmer som er avsatt.

3.3 Gass

Den siste variabelen er gass. To av de tre gassene kan velges for bruk som hovedgass og hjelpegass. Mellom disse kan forholdet mellom to også justeres. Gasstrykk kan kontrolleres mellom 1 ~ 5x 10-3Torr.

3.4 Forholdet mellom katode/underlag

I den buede glassbeleggmaskinen er en annen parameter som kan justeres avstanden mellom katoden og underlaget. Det er ingen justerbare katoder i flate glassbeleggere.

Termisk fordampning og magnetron sputtering beleggsmaskin