Caratteristiche dei sistemi di sputtering in linea

Un sistema di sputtering PVD "in linea" è uno in cui i substrati passano linearmente sotto uno o più catodi di sputter per acquisire il loro rivestimento a film sottile. Normalmente i substrati vengono caricati su un vettore o un pallet per facilitare questo movimento e alcuni sistemi più piccoli gestiscono solo un pallet per corsa batch. I sistemi più grandi possono avere la capacità di gestire più pallet attraverso l'uso dei gestori di pallet della stazione che inviano e ricevono un pallet dopo l'altro in un convoglio continuo che passa attraverso il sottosistema di trasporto, la punta di ogni seguito dietro la coda del precedente.

La configurazione comune e meno complessa è quella di avere i pallet e i catodi orizzontali con catodi sulla parte superiore e substrati sul fondo in un orientamento sputtering. In questa modalità, la gravità è di solito l'unica cosa che tiene i substrati sui pallet e anche l'unica cosa che tiene i pallet sul meccanismo di trasporto, che possono essere solo catene che corrono lungo le guide laterali attraverso la camera del vuoto.

Che la disposizione orizzontale può anche essere fatta con catodi sul fondo e substrati in cima per un orientamento a spuggio, ma ovviamente questo complica un po 'gli strumenti, che ora richiedono mezzi meccanici per mantenere i substrati in atto in modo che non cadano. Per il rivestimento a faccia singoli, questa non è una configurazione molto comune, ma a volte viene eseguita per il rivestimento a doppia faccia, con catodi sia sopra che sotto i pallet. I pallet in questo caso hanno aperture appropriate per contenere i substrati in modo che i lati inferiori possano ricevere il rivestimento di sputtering verso l'alto dal catodo inferiore contemporaneamente il lato superiore ottiene il rivestimento di sputter dal catodo superiore.

Ma orizzontale ha uno svantaggio in termini di particolati. In modalità Sputter Down, le particelle che vengono generate all'interno della camera possono facilmente atterrare sui substrati e essere incorporate nel film - e ciò è destinato a verificarsi. I sistemi di deposizione sono in qualche modo auto -contaminanti con materiale che ottengono posti diversi che solo sui substrati. Il più grande problema di manutenzione di routine è mantenere le cose pulite. Nell'orientamento di sputtering, quelle particelle non salgono sui substrati, ma possono atterrare sugli obiettivi e essere sputati. Film sottili in alluminio cartaceo

Quindi, per un ambiente di particolato migliore, esiste anche l'opzione di orientamento verticale per lo sputtering laterale. Sia i catodi che i pallet sono verticali e la deposizione è laterale. Il sistema di utensili e di trasporto diventa sostanzialmente più complesso per mantenere i substrati sul pallet e gestire anche il pallet in quell'orientamento, ma le particelle hanno molte meno probabilità di cadere sul catodo o sul substrato.

In una di queste configurazioni, possono essere utilizzati tutti i vari tipi di catodi, con magnetroni generalmente popolari, planari o inserti. E la potenza può essere uno dei vari tipi disponibili come RF, MFAC, DC o DC pulsato come desiderato per l'applicazione. Le fasi opzionali come le fonti di sputter, calore o ioni possono anche essere ospitate e la gamma completa di strumentazione e controlli è disponibile per rivestimenti metallici/conduttivi, dielettrici, rivestimenti ottici o altre applicazioni di sputter.

Sebbene sia possibile utilizzare altri tipi, i catodi in tali sistemi sono rettangolari. Di norma, l'asse lungo del catodo rettangolare si trova attraverso la camera e l'asse corto si trova lungo la direzione del viaggio del pallet. E, sebbene sia possibile configurare i catodi per un rivestimento intenzionalmente non uniforme, la grande maggioranza degli utenti desidera che i loro substrati siano rivestiti in modo uniforme. In un sistema in linea come stiamo discutendo, l'uniformità nella direzione del viaggio del pallet dipende dalla stabilità della potenza del catodo e della miscela di pressione/gas della camera, insieme alla stabilità della velocità di trasporto e infine alle posizioni di avvio/arresto di fronte e dietro la zona di deposizione.

Per un singolo pallet, o per l'ultimo pallet su una punta per coda continua, la posizione di inizio (così come la posizione di arresto) deve essere abbastanza lontana da direttamente sotto il bersaglio per evitare l'accumulo di deposizione non pianificata durante qualsiasi periodo di stabilizzazione pre-sputter, prima di iniziare la scansione. Eventuali avviamenti, arresti o inversioni della direzione di scansione dovrebbero avvenire al di fuori della zona di deposizione effettiva e la scansione dovrebbe essere stabile e ininterrotta attraverso la zona di deposizione. Le scansioni possono essere un passaggio singolo in entrambe le direzioni o possono essere avanti e indietro per costruire rivestimenti più spessi.

Tre e quattro sistemi target sono abbastanza comuni e la lunghezza della camera può essere aumentata per adattarsi a fonti aggiuntive secondo necessità. Con alimentatori sufficienti, più obiettivi possono essere utilizzati contemporaneamente in un singolo passaggio. Con diversi materiali target sui catodi, più strati possono quindi essere depositati in un singolo passaggio o con obiettivi duplicati, è possibile ottenere rivestimenti più spessi in un unico passaggio.

L'uniformità nell'altro asse, perpendicolare alla direzione di scansione del pallet, è determinata dalle prestazioni del catodo, incluso, in particolare per lo sputtering reattivo, possibili problemi di distribuzione del gas. Con i magnetroni, il posizionamento e la resistenza dei magneti possono influire sia sull'utilizzo del bersaglio che nell'uniformità intrinseca, e normalmente esiste un compromesso tra questi due aspetti. Lungo il centro della lunghezza del bersaglio, sia l'uniformità che l'utilizzo sono normalmente abbastanza buoni, ma alle estremità, in cui il percorso dell'erosione "pista da corsa" si gira, il tasso di deposizione e lo spessore del film risultante si allontanano a meno che i magneti non siano regolati prima della fuga di una fuga di pausa. piastra di supporto).

Anche l'elaborazione della coda nella coda nei più grandi sistemi multilet è abbastanza vantaggioso per l'utilizzo del materiale target in termini di ottenere di più sui substrati e meno sugli scudi e su altre parti della camera. In un singolo sistema di pallet, il pallet di piombo è l'unico pallet e, mentre sta lasciando la zona di deposizione, deve continuare a scansionare fino a quando il bordo finale - la coda - è completamente fuori, con il bersaglio che brucia ancora tutto il tempo, che perde effettivamente parte del materiale target.

Nell'approccio della punta a coda, c'è solo un breve spazio tra una coda e la punta successiva e quindi il materiale sta nuovamente andando su un pallet "vivo" pieno di substrati, con un nuovo pallet che entra mentre il pallet esce dalla zona di deposizione che ci sono molte variabili che possono influenzare questo numero, ma come regola del pollice per l'approccio di coda può essere quasi due volte nell'utilizzo del materiale come il singolo pallet.

Nella fascia alta della versatilità, l'aggiunta di valvole a fessura per isolare le sezioni di processo, combinate con sofisticato controllo di automazione, può consentire di gestire sezioni diverse contemporaneamente a diversi ambienti di gas (pressione e miscela di gas), forse sputtering diretto su uno strato su un pallet nella sezione uno, mentre contemporaneamente ha reato in un altro strato diverso in una sezione separata. I sistemi di sputter in linea possono essere personalizzati per soddisfare una vasta gamma di requisiti di processo e dimensioni del substrato.