Penyelidikan Teknologi Sputtering Magnetron- Ningbo Danko Vacuum Technology Co., Ltd.

1.1 Voltan dan Kekuatan

Jika voltan yang digunakan diubah dalam julat tekanan di mana gas boleh diionkan, impedans plasma dalam litar akan berubah dengan sewajarnya, menyebabkan arus dalam gas berubah. Mengubah arus dalam gas boleh membuat lebih banyak atau lebih sedikit ion yang memukul sasaran untuk mengawal kadar sputtering.

Secara umum: Meningkatkan voltan meningkatkan kadar pengionan. Ini akan meningkatkan arus, jadi ia akan menyebabkan kejatuhan impedans. Apabila voltan meningkat, penurunan impedans akan meningkatkan arus, iaitu, kuasa akan sangat meningkat. Sekiranya tekanan gas adalah malar dan kelajuan di mana substrat bergerak di bawah sumber sputtering adalah malar, maka jumlah bahan yang didepositkan pada substrat ditentukan oleh kuasa yang digunakan pada litar. Dalam julat yang digunakan dalam produk bersalut Vonardenne, terdapat hubungan linear antara peningkatan kuasa dan kenaikan kadar sputter.

1.2 Persekitaran Gas

Sistem vakum dan sistem gas proses bersama -sama mengawal persekitaran gas.

Pertama, pam vakum menarik badan ruang ke vakum yang tinggi (kira-kira 10-torr). Gas proses kemudiannya dikenakan oleh sistem gas proses (termasuk pengawal selia tekanan dan aliran kawalan) untuk mengurangkan tekanan gas kepada kira-kira 2x10-3Torr. Untuk memastikan kualiti filem yang sama, gas proses mestilah 99.995% tulen. Dalam sputtering reaktif, mencampurkan sedikit gas lengai (contohnya, argon) dalam gas reaktif dapat meningkatkan kadar sputtering.

1.3 Tekanan Gas

Mengurangkan tekanan gas ke titik tertentu meningkatkan laluan bebas dari ion -ion, yang seterusnya membolehkan lebih banyak ion untuk menyerang katod dengan tenaga yang cukup untuk membombardir zarah keluar, iaitu meningkatkan kadar sputtering. Selain itu, jumlah pengionan berkurangan disebabkan oleh terlalu sedikit molekul yang mengambil bahagian dalam perlanggaran, mengakibatkan penurunan kadar sputtering. Sekiranya tekanan gas terlalu rendah, plasma dipadamkan dan berhenti. Meningkatkan tekanan gas meningkatkan kadar pengionan, tetapi juga mengurangkan jalur bebas min atom sputtered, yang juga mengurangkan kadar sputtering. Julat tekanan gas di mana kadar pemendapan maksimum boleh diperolehi sangat sempit. Sekiranya sputtering reaktif sedang dilakukan, kerana ia terus digunakan, sputtering reaktif baru mesti diisi semula pada kadar yang sesuai untuk mengekalkan kadar pemendapan seragam.

1.4 Kelajuan Transmisi

Pergerakan substrat kaca di bawah katod dijalankan melalui pemacu. Kelajuan pemacu yang rendah membolehkan kaca lulus lebih lama dalam julat katod, yang membolehkan lapisan tebal disimpan. Walau bagaimanapun, untuk memastikan keseragaman lapisan filem, kelajuan penghantaran mesti disimpan malar.

Kelajuan penghantaran biasa di kawasan salutan berkisar antara 0 hingga 600 inci seminit (kira -kira 0 hingga 15.24 meter). Julat operasi biasa adalah antara 90 hingga 400 inci seminit (kira -kira 2.286 hingga 10.16 meter), bergantung kepada bahan salutan, kuasa, bilangan katod, dan jenis salutan.

1.5 Jarak dan kelajuan dan lekatan

Untuk kadar pemendapan maksimum dan lekatan filem yang lebih baik, substrat harus diletakkan sebagai dekat dengan katod yang mungkin tanpa merosakkan pelepasan cahaya itu sendiri. Jalan bebas dari zarah sputtered dan molekul gas (dan ion) juga memainkan peranan. Oleh kerana jarak antara substrat dan katod meningkat, kebarangkalian perlanggaran meningkat, sehingga keupayaan zarah -zarah yang sputtered mencapai substrat berkurangan. Oleh itu, untuk kadar pemendapan maksimum dan lekatan terbaik, substrat mesti diletakkan sebagai dekat dengan katod yang mungkin.

2 parameter sistem

Proses ini dipengaruhi oleh banyak parameter. Sesetengah daripada mereka boleh diubah dan dikawal semasa operasi proses; manakala yang lain, walaupun tetap, secara amnya boleh dikawal dalam julat tertentu sebelum operasi proses. Dua parameter tetap penting ialah: struktur sasaran dan medan magnet.

2.1 Struktur sasaran

Setiap sasaran individu mempunyai struktur dalaman dan orientasi zarahnya sendiri. Oleh kerana perbezaan struktur dalaman, dua sasaran yang kelihatan sama mungkin menunjukkan kadar sputtering yang jauh berbeza. Ini harus diperhatikan terutamanya dalam operasi salutan di mana sasaran baru atau berbeza digunakan. Jika semua blok sasaran mempunyai struktur yang sama semasa pemprosesan, menyesuaikan bekalan kuasa, meningkatkan atau menurunkan kuasa seperti yang diperlukan, boleh mengimbanginya. Dalam satu set sasaran, kadar sputtering yang berbeza juga dihasilkan kerana struktur zarah yang berlainan. Proses pemesinan boleh menyebabkan perbezaan dalam struktur dalaman sasaran, jadi sasaran komposisi aloi yang sama akan mempunyai perbezaan dalam kadar sputtering.

Begitu juga, parameter seperti struktur kristal, struktur bijirin, kekerasan, tekanan, dan kekotoran blok sasaran boleh menjejaskan kadar sputtering, yang boleh mengakibatkan kecacatan seperti coretan pada produk. Ini juga memerlukan perhatian semasa salutan. Walau bagaimanapun, keadaan ini hanya dapat diselesaikan dengan menggantikan sasaran.

Zon pengurangan sasaran itu sendiri juga menyebabkan kadar sputtering yang agak rendah. Pada masa ini, untuk mendapatkan lapisan filem yang baik, kelajuan kuasa atau penghantaran mesti disesuaikan semula. Kerana kelajuan adalah penting untuk produk, pelarasan standard dan yang sesuai adalah untuk meningkatkan kuasa.

2.2 medan magnet

Medan magnet yang digunakan untuk menjebak elektron sekunder mestilah konsisten merentasi permukaan sasaran dan kekuatan medan magnet harus sesuai. Medan magnet yang tidak seragam menghasilkan lapisan bukan seragam. Sekiranya kekuatan medan magnet tidak sesuai (contohnya terlalu rendah), maka kekuatan medan magnet yang sama akan mengakibatkan kadar pemendapan filem yang perlahan dan kemungkinan sputtering di kepala bolt. Ini boleh mencemarkan membran. Sekiranya kekuatan medan magnet terlalu tinggi, kadar pemendapan mungkin sangat tinggi pada mulanya, tetapi kadar ini akan jatuh ke tahap yang sangat rendah kerana kawasan terukir. Begitu juga, kawasan terukir ini juga menghasilkan kadar penggunaan sasaran yang lebih rendah.

2.3 Parameter Variabel

Semasa proses sputtering, kawalan dinamik proses boleh dilakukan dengan mengubah parameter ini. Parameter pembolehubah ini termasuk: kuasa, kelajuan, jenis gas dan tekanan.

3.1 Kuasa

Setiap katod mempunyai sumber kuasa sendiri. Bergantung pada saiz katod dan reka bentuk sistem, kuasa boleh berubah dari 0 hingga 150kW (nominal). Bekalan kuasa adalah sumber semasa yang berterusan. Dalam mod kawalan kuasa, kuasa ditetapkan semasa voltan dipantau, dan kuasa malar dikekalkan dengan mengubah arus output. Dalam mod kawalan semasa, arus output ditetapkan dan dipantau, manakala voltan boleh diselaraskan. Semakin tinggi kuasa yang digunakan, semakin besar kadar pemendapan.

3.2 Kelajuan

Pembolehubah lain adalah kelajuan. Untuk pelapis tunggal, kelajuan penghantaran zon salutan boleh dipilih dari 0 hingga 600 inci seminit (kira-kira 0 hingga 15.24 meter). Untuk pelapik dua kali, kelajuan penghantaran zon salutan boleh dipilih dari 0 hingga 200 inci seminit (kira-kira 0 hingga 5.08 meter). Pada kadar sputtering yang diberikan, kelajuan pemacu yang lebih rendah menunjukkan filem tebal yang disimpan.

3.3 Gas

Pembolehubah terakhir adalah gas. Dua daripada tiga gas boleh dipilih untuk digunakan sebagai gas utama dan gas tambahan. Di antara mereka, nisbah mana -mana dua juga boleh diselaraskan. Tekanan gas boleh dikawal antara 1 ~ 5x 10-3Torr.

3.4 Hubungan antara katod/substrat

Dalam mesin salutan kaca melengkung, parameter lain yang boleh diselaraskan adalah jarak antara katod dan substrat. Tiada katod laras dalam pelapik kaca rata.

Mesin penyejatan terma & magnetron sputtering mesin