Ricerca sulla tecnologia di sputtering magnetron- Ningbo Danko Vacuum Technology Co., Ltd.

1.1 tensione e potenza

Se la tensione applicata viene modificata all'interno dell'intervallo di pressione in cui il gas può essere ionizzato, l'impedenza del plasma nel circuito cambierà di conseguenza, causando il cambiamento della corrente nel gas. La modifica della corrente nel gas può creare più o meno ioni che colpiscono il bersaglio per controllare la velocità di sputtering.

In generale: aumentare la tensione aumenta il tasso di ionizzazione. Ciò aumenterà la corrente, quindi causerà un calo dell'impedenza. Quando la tensione è aumentata, la diminuzione dell'impedenza aumenterà notevolmente la corrente, cioè la potenza sarà notevolmente aumentata. Se la pressione del gas è costante e la velocità con cui il substrato si muove sotto la fonte di sputtering è costante, la quantità di materiale depositato sul substrato è determinata dalla potenza applicata al circuito. Nell'intervallo utilizzato nei prodotti rivestiti di Vonardenne, esiste una relazione lineare tra aumento dell'energia e aumento della velocità di sputter.

1.2 Ambiente a gas

Il sistema a vuoto e il sistema di gas di processo insieme controllano l'ambiente del gas.

Innanzitutto, una pompa a vuoto disegna il corpo della camera a un vuoto alto (circa 10-Torr). Il gas di processo viene quindi caricato dal sistema di gas di processo (compresi i regolatori di controllo della pressione e del flusso) per ridurre la pressione del gas a circa 2x10-3Torr. Per garantire la corretta qualità dello stesso film, il gas di processo deve essere puro al 99,995%. Nello sputtering reattivo, mescolando una piccola quantità di gas inerte (ad es. Argon) nel gas reattivo può aumentare la velocità di sputtering.

1.3 Pressione del gas

La riduzione della pressione del gas a un certo punto aumenta il percorso libero medio degli ioni, che a sua volta consente a più ioni di colpire il catodo con abbastanza energia per bombardare le particelle, cioè aumenta la velocità di sputtering. Oltre a questo punto, la quantità di ionizzazione diminuisce a causa di troppo poche molecole che partecipano alla collisione, con conseguente riduzione del tasso di sputtering. Se la pressione del gas è troppo bassa, il plasma si spegne e lo sputtering si ferma. L'aumento della pressione del gas aumenta il tasso di ionizzazione, ma riduce anche il percorso libero medio degli atomi sputati, che riduce anche il tasso di sputtering. L'intervallo di pressione del gas su cui è possibile ottenere la velocità massima di deposizione è molto stretto. Se viene eseguito lo sputtering reattivo, poiché viene continuamente consumato, il nuovo sputtering reattivo deve essere rifornito a una velocità adeguata per mantenere un tasso di deposizione uniforme.

1.4 Velocità di trasmissione

Il movimento del substrato di vetro sotto il catodo viene effettuato per mezzo di un disco. La bassa velocità di azionamento consente al vetro di passare più a lungo nella gamma del catodo, il che consente di depositare strati più spessi. Tuttavia, al fine di garantire l'uniformità dello strato del film, la velocità di trasmissione deve essere mantenuta costante.

Le velocità di trasmissione tipiche nell'area del rivestimento vanno da 0 a 600 pollici al minuto (circa 0-15,24 metri). L'intervallo operativo tipico è compreso tra 90 e 400 pollici al minuto (circa 2,286 a 10,16 metri), a seconda del materiale di rivestimento, della potenza, del numero di catodi e del tipo di rivestimento.

1,5 distanza e velocità e adesione

Per la massima velocità di deposizione e una migliore adesione del film, il substrato dovrebbe essere posizionato il più vicino possibile al catodo senza danneggiare lo scarico del bagliore stesso. Anche i percorsi liberi medi di particelle sputate e molecole di gas (e ioni) svolgono un ruolo. All'aumentare della distanza tra il substrato e il catodo, aumenta la probabilità di collisioni, in modo che la capacità delle particelle sputate di raggiungere il substrato diminuisce. Pertanto, per la massima velocità di deposizione e la migliore adesione, il substrato deve essere posizionato il più vicino possibile al catodo.

2 parametri di sistema

Il processo è influenzato da molti parametri. Alcuni di essi possono essere modificati e controllati durante il funzionamento del processo; mentre altri, sebbene fissi, possono essere generalmente controllati all'interno di un determinato intervallo prima del funzionamento del processo. Due importanti parametri fissi sono: struttura target e campo magnetico.

2.1 Struttura target

Ogni singolo bersaglio ha la propria struttura interna e orientamento alle particelle. A causa delle differenze nella struttura interna, due obiettivi che sembrano essere identici possono mostrare tassi di sputtering molto diversi. Ciò dovrebbe essere particolarmente notato nelle operazioni di rivestimento in cui vengono utilizzati obiettivi nuovi o diversi. Se tutti i blocchi target hanno una struttura simile durante l'elaborazione, regolare l'alimentazione, aumentare o diminuire la potenza secondo necessità, può compensarla. All'interno di un insieme di target, sono anche prodotti tassi di sputtering diversi a causa di diverse strutture di particelle. Il processo di lavorazione può causare differenze nella struttura interna del bersaglio, quindi anche gli obiettivi della stessa composizione in lega avranno differenze nei tassi di sputtering.

Allo stesso modo, parametri come la struttura cristallina, la struttura del grano, la durezza, lo stress e le impurità del blocco target possono influire sulla velocità di sputtering, che può provocare difetti simili a striature sul prodotto. Ciò richiede anche attenzione durante il rivestimento. Tuttavia, questa situazione può essere risolta solo sostituendo il bersaglio.

La stessa zona di deplezione del bersaglio provoca anche tassi di sputtering relativamente bassi. Al momento, al fine di ottenere un buon livello di film, la velocità di potenza o di trasmissione deve essere riadattata. Poiché la velocità è fondamentale per un prodotto, la regolazione standard e appropriata è aumentare la potenza.

2.2 Campo magnetico

Il campo magnetico utilizzato per intrappolare gli elettroni secondari deve essere coerente attraverso la superficie target e la resistenza del campo magnetico dovrebbe essere appropriata. I campi magnetici non uniformi producono strati non uniformi. Se la resistenza del campo magnetico non è appropriata (ad es. Troppo basso), anche la stessa resistenza al campo magnetico si tradurrà in tassi di deposizione di film lenti e possibili sputtering sulla testa del bullone. Questo può contaminare la membrana. Se la resistenza del campo magnetico è troppo elevata, il tasso di deposizione può essere molto elevato all'inizio, ma questo tasso scenderà rapidamente a un livello molto basso a causa dell'area incisa. Allo stesso modo, questa area incisa provoca anche un tasso di utilizzo del target inferiore.

2.3 Parametri variabili

Durante il processo di sputtering, il controllo dinamico del processo può essere eseguito modificando questi parametri. Questi parametri variabili includono: potenza, velocità, tipo di gas e pressione.

3.1 Potenza

Ogni catodo ha una propria fonte di alimentazione. A seconda delle dimensioni del catodo e della progettazione del sistema, la potenza può variare da 0 a 150kW (nominale). L'alimentazione è una fonte di corrente costante. Nella modalità di controllo dell'alimentazione, la potenza viene fissata mentre la tensione viene monitorata e la potenza costante viene mantenuta modificando la corrente di uscita. Nella modalità di controllo della corrente, la corrente di uscita è fissa e monitorata, mentre la tensione può essere regolata. Maggiore è la potenza applicata, maggiore è il tasso di deposizione.

3.2 Velocità

Un'altra variabile è la velocità. Per i rivestimenti singoli, la velocità di trasmissione della zona di rivestimento può essere selezionata da 0 a 600 pollici al minuto (da circa 0 a 15,24 metri). Per i rivestimenti a doppia estremità, la velocità di trasmissione della zona di rivestimento può essere selezionata da 0 a 200 pollici al minuto (da circa 0 a 5,08 metri). A una data velocità di sputtering, una velocità di trasmissione più basse indicano film più spessi depositati.

3.3 Gas

L'ultima variabile è il gas. Due dei tre gas possono essere selezionati per l'uso come gas principale e gas ausiliario. Tra loro, il rapporto tra due può anche essere regolato. La pressione del gas può essere controllata tra 1 ~ 5x 10-3Torr.

3.4 Relazione tra catodo/substrato

Nella macchina per rivestimento in vetro curvo, un altro parametro che può essere regolato è la distanza tra il catodo e il substrato. Non ci sono catodi regolabili in vetri piatti.

Evaporazione termica e matrice per rivestimento sputtering magnetron