Erforschung der Magnetron -Sputtertechnologie- Ningbo Danko Vacuum Technology Co., Ltd.

1,1 Spannung und Leistung

Wenn die angelegte Spannung innerhalb des Druckbereichs geändert wird, in dem das Gas ionisiert werden kann, ändert sich die Impedanz des Plasmas in der Schaltung entsprechend, wodurch sich der Strom im Gas ändert. Wenn Sie den Strom im Gas ändern, können Sie mehr oder weniger Ionen erzeugen, die das Ziel erreichen, um die Sputterrate zu steuern.

Im Allgemeinen: Erhöhung der Spannung erhöht die Ionisationsrate. Dies erhöht den Strom, sodass dies zu einem Rückgang der Impedanz führt. Wenn die Spannung erhöht wird, erhöht sich die Impedanzabnahme erheblich den Strom, dh die Leistung wird stark erhöht. Wenn der Gasdruck konstant ist und die Geschwindigkeit, mit der sich das Substrat unter die Sputterquelle bewegt, konstant ist, wird die auf dem Substrat abgelagerte Materialmenge durch die an den Schaltkreis angelegte Leistung bestimmt. In dem Bereich, der in von von von von von er beschichteten Produkten befindlichen Produkten verwendet wird, besteht eine lineare Beziehung zwischen der Erhöhung der Leistungsstärke und der Erhöhung der Sputterrate.

1.2 Gasumgebung

Das Vakuumsystem und das Prozessgassystem steuern zusammen die Gasumgebung.

Zunächst zieht eine Vakuumpumpe den Kammerkörper auf ein hohes Vakuum (ungefähr 10-Torr). Das Prozessgas wird dann durch das Prozessgassystem (einschließlich Druck- und Durchflussregelungsregulatoren) aufgeladen, um den Gasdruck auf ungefähr 2x10-3 Torr zu reduzieren. Um die richtige Qualität desselben Films zu gewährleisten, muss das Prozessgas 99,995% rein sein. Bei reaktivem Sputter kann das Mischen einer kleinen Menge eines inerten Gases (z. B. Argon) im reaktiven Gas die Sputterrate erhöhen.

1,3 Gasdruck

Die Reduzierung des Gasdrucks auf einen bestimmten Punkt erhöht den mittleren freien Weg der Ionen, wodurch mehr Ionen die Kathode mit genügend Energie schlagen können, um die Partikel auszubomben, dh die Sputterrate erhöht. Über diesen Punkt hinaus nimmt die Ionisationsmenge aufgrund von zu wenigen Molekülen ab, die an der Kollision beteiligt sind, was zu einer Verringerung der Sputterrate führt. Wenn der Gasdruck zu niedrig ist, wird das Plasma gelöscht und sputtern stoppt. Das Erhöhen des Gasdrucks erhöht die Ionisationsrate, verringert aber auch den mittleren freien Weg der Sputteratome, wodurch auch die Sputterrate verringert wird. Der Gasdruckbereich, über den die maximale Abscheidungsrate erhalten werden kann, ist sehr eng. Wenn reaktives Sputtern durchgeführt wird, muss neu kontinuierlich konsumiert werden, da es mit einer angemessenen Geschwindigkeit neu reaktives Sputtern aufgenommen werden muss, um eine einheitliche Ablagerungsrate aufrechtzuerhalten.

1.4 Übertragungsgeschwindigkeit

Die Bewegung des Glassubstrats unter der Kathode wird mittels einer Fahrt durchgeführt. Durch die niedrige Antriebsgeschwindigkeit kann das Glas länger im Kathodenbereich passen, wodurch dickere Schichten abgelagert werden können. Um jedoch die Gleichmäßigkeit der Filmschicht zu gewährleisten, muss die Übertragungsgeschwindigkeit konstant gehalten werden.

Typische Übertragungsgeschwindigkeiten im Beschichtungsbereich reichen von 0 bis 600 Zoll pro Minute (ca. 0 bis 15,24 Meter). Der typische Betriebsbereich liegt zwischen 90 und 400 Zoll pro Minute (ca. 2,286 bis 10,16 Meter), abhängig von dem Beschichtungsmaterial, der Leistung, der Anzahl der Kathoden und der Art der Beschichtung.

1,5 Entfernung und Geschwindigkeit und Haftung

Für die maximale Abscheidungsrate und eine verbesserte Filmadhäsion sollte das Substrat so nahe wie möglich an der Kathode platziert werden, ohne die Leuchtenentladung selbst zu beschädigen. Die mittleren freien Wege von Sputterpartikeln und Gasmolekülen (und Ionen) spielen ebenfalls eine Rolle. Wenn der Abstand zwischen dem Substrat und der Kathode zunimmt, nimmt die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zu, so dass die Fähigkeit der Sputterpartikel, das Substrat zu erreichen, abnimmt. Daher muss das Substrat für die maximale Ablagerungsrate und die beste Adhäsion so nahe wie möglich an der Kathode platziert werden.

2 Systemparameter

Der Prozess wird durch viele Parameter beeinflusst. Einige von ihnen können während des Prozessbetriebs geändert und kontrolliert werden. Während andere, obwohl festgelegt, im Allgemeinen in einem bestimmten Bereich vor dem Prozessbetrieb kontrolliert werden können. Zwei wichtige feste Parameter sind: Zielstruktur und Magnetfeld.

2.1 Zielstruktur

Jedes einzelne Ziel hat seine eigene interne Struktur und Partikelorientierung. Aufgrund von Unterschieden in der internen Struktur können zwei Ziele, die identisch zu sein scheinen, sehr unterschiedliche Sputterraten aufweisen. Dies sollte insbesondere in Beschichtungsvorgängen festgestellt werden, bei denen neue oder verschiedene Ziele verwendet werden. Wenn alle Zielblöcke während der Verarbeitung eine ähnliche Struktur aufweisen, kann das Anpassung der Stromversorgung und der Erhöhung oder Verringerung der Leistung nach Bedarf dies ausgleichen. Innerhalb einer Reihe von Zielen werden auch aufgrund unterschiedlicher Partikelstrukturen unterschiedliche Sputterraten erzeugt. Der Bearbeitungsprozess kann Unterschiede in der internen Struktur des Ziels verursachen, sodass selbst Ziele derselben Legierungszusammensetzung Unterschiede in den Sputterraten aufweisen.

Ebenso können Parameter wie Kristallstruktur, Kornstruktur, Härte, Spannung und Verunreinigungen des Zielblocks die Sputter-Rate beeinflussen, was zu streifenähnlichen Defekten des Produkts führen kann. Dies erfordert auch Aufmerksamkeit während des Beschichten. Diese Situation kann jedoch nur durch Ersetzen des Ziels gelöst werden.

Die Zielabzugszone selbst verursacht auch relativ niedrige Sputterraten. Um eine gute Filmebene zu erhalten, müssen die Kraft oder die Übertragungsgeschwindigkeit neu angepasst werden. Da die Geschwindigkeit für ein Produkt von entscheidender Bedeutung ist, besteht die Standard- und angemessene Anpassung darin, die Leistung zu erhöhen.

2.2 Magnetfeld

Das zum Fangen der sekundäre Elektronen verwendete Magnetfeld muss über die Zieloberfläche konsistent sein und die Magnetfeldstärke sollte angemessen sein. Uneinheitliche Magnetfelder erzeugen ungleichmäßige Schichten. Wenn die Magnetfeldstärke nicht angemessen ist (z. B. zu niedrig), führt selbst die gleiche Magnetfeldstärke zu langsamen Filmablagerungsraten und einem möglichen Sputtern am Bolzenkopf. Dies kann die Membran kontaminieren. Wenn die Magnetfeldstärke zu hoch ist, kann die Abscheidungsrate am Anfang sehr hoch sein, aber diese Rate fällt aufgrund des geätzten Bereichs schnell auf ein sehr niedriges Niveau. Ebenso führt dieser geätzte Bereich auch zu einer niedrigeren Zielnutzungsrate.

2.3 Variable Parameter

Während des Sputterprozesses kann die dynamische Kontrolle des Prozesses durch Ändern dieser Parameter durchgeführt werden. Diese variablen Parameter umfassen: Leistung, Geschwindigkeit, Art von Gas und Druck.

3.1 Kraft

Jede Kathode hat eine eigene Stromquelle. Abhängig von der Größe des Kathoden- und Systemdesigns kann die Leistung von 0 bis 150 kW (nominal) variieren. Die Stromversorgung ist eine konstante Stromquelle. Im Stromversorgungsmodus wird die Leistung festgelegt, während die Spannung überwacht wird, und die konstante Leistung wird durch Ändern des Ausgangsstroms aufrechterhalten. Im aktuellen Steuermodus wird der Ausgangsstrom festgelegt und überwacht, während die Spannung eingestellt werden kann. Je höher die angewendete Leistung, desto größer ist die Abscheidungsrate.

3.2 Geschwindigkeit

Eine andere Variable ist die Geschwindigkeit. Für Ein-End-Quellgeschwindigkeiten kann die Übertragungsgeschwindigkeit der Beschichtungszone von 0 bis 600 Zoll pro Minute (ca. 0 bis 15,24 Meter) ausgewählt werden. Für zweigeschädigte Quellgeschwindigkeiten kann die Übertragungsgeschwindigkeit der Beschichtungszone von 0 bis 200 Zoll pro Minute (ca. 0 bis 5,08 Meter) ausgewählt werden. Bei einer bestimmten Sputterrate zeigen niedrigere Antriebsgeschwindigkeiten dickere Filme, die abgelagert sind.

3.3 Gas

Die letzte Variable ist Gas. Zwei der drei Gase können als Hauptgas und Hilfsgas ausgewählt werden. Zwischen ihnen kann auch das Verhältnis von zwei eingestellt werden. Der Gasdruck kann zwischen 1 ~ 5x 10-3 Torr kontrolliert werden.

3.4 Beziehung zwischen Kathode/Substrat

In der gekrümmten Glasbeschichtungsmaschine ist ein weiterer Parameter, der eingestellt werden kann, der Abstand zwischen der Kathode und dem Substrat. Es gibt keine verstellbaren Kathoden in flachen Glasbeschichten.

Thermische Verdunstung und Magnetron -Sputter -Beschichtungsmaschine