Funktioner i sputtringssystem

Ett "in-line" PVD-sputteringssystem är ett där underlag passerar linjärt under en eller flera sputterkatoder för att få sin tunna filmbeläggning. Normalt laddas substraten på en bärare eller pall för att underlätta denna rörelse, och vissa mindre system hanterar bara en pall per satskörning. Större system kan ha förmågan att hantera flera pallar genom användning av slutstationspallhanterare som skickar och tar emot en pall efter den andra i en fortsatt konvoj som passerar genom transportdelsystemet, spetsen på varje efterföljande bakom svansen för den föregående.

Den vanliga och minst komplexa konfigurationen är att ha pallar och katoder horisontella med katoder på toppen och substrat på botten i en sputter ned orientering. I detta läge är tyngdkraften vanligtvis det enda som håller underlagen på pallarna, och även det enda som håller pallarna på transportmekanismen, som bara kan vara kedjor som går längs sidoskenor genom vakuumkammaren.

Det horisontella arrangemanget kan också göras med katoder på botten och underlag på toppen för en sputter upp orientering, men uppenbarligen komplicerar detta verktyget något, nu kräver mekaniska sätt att hålla underlagen på plats så att de inte faller. För ensidig beläggning är detta inte en mycket vanlig konfiguration, men det görs ibland för dubbelsidig beläggning, med katoder både över och under pallarna. Pallarna i detta fall har lämpliga öppningar för att hålla underlagen så att de nedre sidorna kan ta emot den sputterande beläggningen från den nedre katoden samtidigt som översidan får sputteren ner från den övre katoden.

Men horisontellt har en nackdel när det gäller partiklar. I sputter ned -läge kan partiklar som genereras inuti kammaren enkelt landa på underlagen och bli inbäddade i filmen - och det kommer säkert att inträffa. Depositionssystem är något självförorenande med material som får andra platser än bara på underlagen. Det största rutinmässiga underhållsproblemet är att hålla saker rena. I sputter upp orientering kommer dessa partiklar inte på underlagen, men kan landa på målen och bli sputterad. Pappers aluminium tunna filmer vakuumbeläggningsmaskin

Så för en bättre partikelformig miljö finns det också det vertikala orienteringsalternativet för sidosputtering. Både katoderna och pallarna är vertikala och avsättningen är lateral. Verktygs- och transportsystemet blir väsentligt mer komplicerat för att hålla underlagen på pallen och också hantera pallen i den orienteringen, men partiklar är mycket mindre benägna att falla på antingen katoden eller underlaget.

I någon av dessa konfigurationer kan alla olika typer av katoder användas, där magnetroner i allmänhet är den populära, antingen plana eller insatt. Och kraft kan vara någon av de olika typerna som finns, såsom RF, MFAC, DC eller Pulsed DC efter önskemål för applikationen. Valfria steg som sputterets, värme- eller jonkällor kan också rymmas, och hela utbudet av instrumentering och kontroller finns tillgängliga för metalliska/ledande beläggningar, dielektrik, optiska beläggningar eller andra sputterapplikationer.

Även om det är möjligt att använda andra typer, är katoderna i sådana system rektangulära. Som regel är den långa axeln för den rektangulära katoden över kammaren och den korta axeln är längs pallresan. Och även om det är möjligt att konfigurera katoder för avsiktligt icke -enhetlig beläggning, vill den stora majoriteten av användarna att deras underlag ska vara enhetligt belagda. I ett in-line-system som vi diskuterar är enhetligheten i riktning mot pallresor beroende av stabiliteten hos katodkraften och kammartrycket/gasblandningen, tillsammans med transporthastighetens stabilitet, och slutligen start/stopppositioner framför och bakom avsättningszonen.

För en enda pall, eller för den och sista pallen i en tips för att ta svans kontinuerlig körning, måste startpositionen (liksom stoppläget) vara tillräckligt långt ut från direkt under målet för att undvika att samla in oplanerad avsättning under någon för-stabiliseringsperiod innan starten startar. Eventuella startar, stopp eller vändningar av skanningsriktning bör äga rum utanför den faktiska avsättningszonen och skanningen bör vara stadig och oavbruten genom deponeringszonen. Skanningar kan vara en enda passering i endera riktningen, eller kan vara fram och tillbaka för att bygga upp tjockare beläggningar.

Tre och fyra målsystem är ganska vanliga, och kammarlängden kan ökas för att rymma ytterligare källor efter behov. Med tillräckligt med strömförsörjning kan flera mål samtidigt användas i en enda pass. Med olika målmaterial på katoderna kan flera lager således deponeras i en enda pass, eller med duplicerade mål kan tjockare beläggningar uppnås i en enda pass.

Uniformitet i den andra axeln, vinkelrätt mot pallskanningsriktningen, bestäms av katodens prestanda, inklusive, särskilt för reaktiv sputtrande, möjliga gasdistributionsproblem. Med magnetroner kan magneternas placering och styrka påverka både målanvändning och inneboende enhetlighet, och det finns normalt en avvägning mellan dessa två aspekter. Along the center of the target's length, both uniformity and utilization are normally quite good, but at the ends, where the "race track" erosion path turns around, the deposition rate and resulting film thickness will drop off unless magnets are adjusted to compensate, but if that is done the erosion channel gets deeper there and that reduces target utilization (the percentage of the total target mass that can be sputtered off before the deepest erosion point breaks through to the backing tallrik).

Tips till svansbearbetning i de större multipallsystemen är också ganska fördelaktigt för målmaterialutnyttjande när det gäller att få mer på dina underlag och mindre på sköldar och andra kammardelar. I ett enda pallsystem är blypallen den enda pallen, och när den lämnar avsättningszonen måste den fortsätta att skanna tills bakkanten - svansen - är hela vägen ut, med målet som fortfarande brinner hela tiden, vilket effektivt slösar bort en del av målmaterialet.

I spetsen till svansmetoden finns det bara ett kort gap mellan en svans och nästa spets och sedan går materialet återigen på en "levande" pall full av underlag, med en ny pall som kommer in eftersom pallen lämnar avsättningszonen finns det många variabler som kan påverka detta antal, men som en regel av tummen tipset för att svansmetod kan vara nästan två gånger effektiva i materiallageraren som enskild pall.

I den höga änden av mångsidigheten kan tillsatsen av slitsventiler för att isolera processsektioner, i kombination med sofistikerad automatiseringskontroll, göra det möjligt att använda olika sektioner samtidigt med olika gasmiljöer (tryck och gasblandning), kanske direkt sputterande en skikt på en pall i sektion en, samtidigt reaktivt sputterande en annan layer på en annan pallet i en separat isolerad sektion. In-Line Sputter Systems kan anpassas för att tillgodose ett brett utbud av processkrav och substratstorlekar.