Поширена проблема
-
У реальному виробництві багато кінцевих-користувачів стикаються з типовою проблемою:
* Часте утворення дуги під час напилення
* Збільшений розмір частинок у плівці
* Нестабільна швидкість утворення плівки
* Низьке цільове використання
* Аномальне розтріскування на цільовій поверхні
* Погана консистенція плівки -
Першою реакцією багатьох клієнтів є налаштування параметрів обладнання, але реальність така:
Понад 60% аномальних проблем із розпиленням виникають не в обладнанні, а в самій мішені для розпилення.
Особливо це стосується цирконієвих мішеней, реактивні металеві властивості яких роблять їх надзвичайно чутливими до чистоти, мікроструктури та виробничих процесів.
У цій статті буде проаналізовано кілька основних факторів, що впливають на стабільність розпилення цирконієвих мішеней з точки зору інженерії матеріалів.
-
Чистота – це не просто «гра чисел».
Звичайні цирконієві мішені для напилення на ринку мають наступну чистоту:
* Zr 99,5%
* Zr 99,9%
* Zr 99,95%
* Zr 99,99%
Багато спеціалістів із закупівель вважають:
«Чим вища чистота, тим краще».
Але це не так.
Те, що справді впливає на стабільність розпилення, - це не лише загальна чистота, але й здатність контролювати ключові елементи домішок, такі як:
* Кисень (O)
* Азот (N)
* Вуглець (C)
* Залізо (Fe)
* Гафній (Hf)
та інші критичні домішкові елементи.
II. Вміст кисню є ключовим фактором, що впливає на стабільність цирконієвої мішені
Цирконій є високоактивним металом і надзвичайно чутливий до кисню.
Якщо вміст кисню в цирконієвій мішені занадто високий, це призведе до:
* Утворення локалізованих ізолюючих фаз
* Накопичення заряду на поверхні мішені
* Збільшення аномальних виділень
* Підвищена частота дуги
Зрештою проявляється як:
* Збільшена кількість частинок плівки
* Зниження врожайності
* Підвищена контамінація порожнини
Ця проблема особливо виражена в процесах магнетронного розпилення постійного струму.
Таким чином, для високоякісних -додатків тонкої плівки:
* Вміст кисню зазвичай потрібно контролювати нижче 1000 ppm
* Деякі-додатки високого класу навіть потребують менше 300 ppm
Ось чому:
Цирконієві мішені з однаковою номінальною чистотою 99,9% можуть мати дуже різні фактичні терміни служби та стабільність розпилення.
II. Зерниста структура визначає однорідність плівки
Багато клієнтів зосереджуються лише на хімічному складі, але нехтують мікроструктурою.
Насправді:
Розмір зерен і однорідність мікроструктури безпосередньо впливають на розподіл швидкості розпилення.
Якщо зерна грубі або мають значну текстуру:
Це призведе до:
* Непостійна швидкість розпилення в певних областях
* Нерівномірна цільова ерозія
* Аномальний знос в областях магнітного поля
* Порушена рівномірність товщини плівки
Цей ефект ще більш виражений для великих-мішеней, що обертаються.
IV. Чому цирконієві мішені високої-щільності більш стабільні?
Внутрішня пористість матеріалу мішені є джерелом багатьох аномалій.
Цирконієві мішені-з низькою щільністю зазвичай демонструють:
* Мікропористість
* Залишковий газ
* Місцеве накопичення тепла
За умов-високої потужності:
Ці зони схильні до розвитку:
* Мікро-розряд
* Термічний крекінг
* Локалізований відкол
Тому висококласні цирконієві мішені зазвичай використовують:
* Вакуумна зупинка (VAR)
* Процес гарячого кування
* HIP (гаряче ізостатичне пресування)
для підвищення щільності матеріалу.
Високоякісні-цирконієві мішені в промисловості:
Зазвичай потрібно:
* Відносна щільність Більша або дорівнює 99% теоретичної щільності
В іншому випадку, навіть якщо спочатку напилення буде успішним, проблеми зі стабільністю можуть виникнути пізніше.
V. Процес склеювання часто недооцінюється
Багато клієнтів зосереджуються на цільовому тілі, але нехтують склеюванням заднього листа.
Насправді:
Відмова від цілі часто є не «матеріальною проблемою», а «проблемою управління температурою».
Якщо з’єднувальний шар має:
* Пустоти
* Місцеве розшарування
* Нерівномірна теплопровідність
Це призведе до:
* Місцеве підвищення температури на поверхні мішені
* Концентрація термічної напруги
Підвищений ризик розтріскування
Загальні методи склеювання включають:
Характеристики процесу
Склеювання індієм: хороша теплопровідність, підходить для-низькотемпературних процесів
З’єднання еластомерів: сильна буферна здатність
Дифузійне склеювання: висока міцність з’єднання, придатне для-застосувань із високою потужністю
Різне обладнання та умови живлення пред'являють абсолютно різні вимоги до схем з'єднання.
Висновок
Для процесів PVD:
Цирконієві мішені для розпилення – це не просто «витратний матеріал».
Вони по суті:
основні матеріали, що впливають на якість плівки, стабільність обладнання та продуктивність.
Дійсно стабільні цирконієві мішені для напилення залежать від:
* Контроль чистоти матеріалу
* Дизайн мікроструктури
* Процес ущільнення
* Можливості управління температурою
* Повна система якості
Для кінцевих-користувачів:
При купівлі цирконієвих мішеней для напилення ціна не повинна бути єдиною мірою.
Зосередьтеся більше на:
Чи може мішень для розпилення стабільно підтримувати вікно процесу протягом тривалого часу.
Універсальний китайський-виробник мішеней для розпилення на замовлення
Наші продукти відрізняються меншим вмістом кисню, вищою чистотою, одноріднішою мікроструктурою, більшими обертовими мішенями та вищими показниками використання.
Вони забезпечують стабільний контроль над: процесом плавлення, мікроструктурою, процесом зв’язування та рівнями домішок над-високої чистоти.