Pesquisa sobre tecnologia de pulverização catódica magnetron

1 crepitação variável

1.1 Tensão e Potência

Se a tensão aplicada for alterada dentro da faixa de pressão onde o gás pode ser ionizado, a impedância do plasma no circuito mudará de acordo, fazendo com que a corrente no gás mude. Alterar a corrente no gás pode criar mais ou menos íons que atingem o alvo para controlar a taxa de pulverização catódica.

Em geral: aumentar a tensão aumenta a taxa de ionização. Isso aumentará a corrente e causará uma queda na impedância. Quando a tensão aumenta, a diminuição da impedância aumentará muito a corrente, ou seja, a potência aumentará muito. Se a pressão do gás for constante e a velocidade à qual o substrato se move sob a fonte de pulverização for constante, então a quantidade de material depositado no substrato é determinada pela potência aplicada ao circuito. Na gama utilizada nos produtos revestidos VONARDENNE, existe uma relação linear entre o aumento de potência e o aumento da taxa de pulverização catódica.

1.2 Ambiente gasoso

O sistema de vácuo e o sistema de gás de processo controlam juntos o ambiente de gás.

Primeiro, uma bomba de vácuo leva o corpo da câmara a um alto vácuo (aproximadamente 10 torr). O gás de processo é então carregado pelo sistema de gás de processo (incluindo reguladores de controle de pressão e fluxo) para reduzir a pressão do gás para aproximadamente 2X10-3torr. Para garantir a qualidade adequada do mesmo filme, o gás do processo deve ser 99,995% puro. Na pulverização catódica reativa, a mistura de uma pequena quantidade de um gás inerte (por exemplo, argônio) no gás reativo pode aumentar a taxa de pulverização catódica.

1.3 Pressão do gás

Reduzir a pressão do gás até um certo ponto aumenta o caminho livre médio dos íons, o que por sua vez permite que mais íons atinjam o cátodo com energia suficiente para bombardear as partículas, ou seja, aumentar a taxa de pulverização catódica. Além deste ponto, a quantidade de ionização diminui devido a poucas moléculas participando da colisão, resultando em uma diminuição na taxa de pulverização catódica. Se a pressão do gás for muito baixa, o plasma se extingue e a pulverização cessa. Aumentar a pressão do gás aumenta a taxa de ionização, mas também reduz o caminho livre médio dos átomos pulverizados, o que também reduz a taxa de pulverização catódica. A faixa de pressão do gás na qual a taxa máxima de deposição pode ser obtida é muito estreita. Se a pulverização catódica reativa estiver sendo realizada, uma vez que é continuamente consumida, uma nova pulverização catódica reativa deve ser reabastecida a uma taxa apropriada, a fim de manter uma taxa de deposição uniforme.

1.4 Velocidade de transmissão

O movimento do substrato de vidro sob o cátodo é realizado por meio de um acionamento. A baixa velocidade de acionamento permite que o vidro passe mais tempo na faixa do cátodo, o que permite a deposição de camadas mais espessas. Porém, para garantir a uniformidade da camada de filme, a velocidade de transmissão deve ser mantida constante.

As velocidades de transmissão típicas na área de revestimento variam de 0 a 600 polegadas por minuto (aproximadamente 0 a 15,24 metros). A faixa operacional típica é entre 90 e 400 polegadas por minuto (aproximadamente 2,286 a 10,16 metros), dependendo do material de revestimento, potência, número de cátodos e tipo de revestimento.

1.5 Distância e velocidade e adesão

Para obter a taxa máxima de deposição e melhorar a adesão do filme, o substrato deve ser colocado o mais próximo possível do cátodo, sem danificar a própria descarga luminosa. Os caminhos livres médios de partículas pulverizadas e moléculas de gás (e íons) também desempenham um papel. À medida que a distância entre o substrato e o cátodo aumenta, a probabilidade de colisões aumenta, de modo que a capacidade das partículas pulverizadas atingirem o substrato diminui. Portanto, para máxima taxa de deposição e melhor adesão, o substrato deve ser colocado o mais próximo possível do cátodo.

2 parâmetros do sistema

O processo é afetado por muitos parâmetros. Alguns deles podem ser alterados e controlados durante a operação do processo; enquanto outros, embora fixos, geralmente podem ser controlados dentro de uma certa faixa antes da operação do processo. Dois parâmetros fixos importantes são: estrutura do alvo e campo magnético.

2.1 Estrutura alvo

Cada alvo individual tem sua própria estrutura interna e orientação de partículas. Devido às diferenças na estrutura interna, dois alvos que parecem idênticos podem apresentar taxas de pulverização catódica muito diferentes. Isto deve ser especialmente observado em operações de revestimento onde são utilizados alvos novos ou diferentes. Se todos os blocos alvo tiverem uma estrutura semelhante durante o processamento, ajustar a fonte de alimentação, aumentando ou diminuindo a potência conforme necessário, pode compensar isso. Dentro de um conjunto de alvos, diferentes taxas de pulverização catódica também são produzidas devido a diferentes estruturas de partículas. O processo de usinagem pode causar diferenças na estrutura interna do alvo, de modo que mesmo alvos com a mesma composição de liga terão diferenças nas taxas de pulverização catódica.

Da mesma forma, parâmetros como estrutura cristalina, estrutura de grão, dureza, tensão e impurezas do bloco alvo podem afetar a taxa de pulverização catódica, o que pode resultar em defeitos semelhantes a listras no produto. Isto também requer atenção durante o revestimento. No entanto, esta situação só pode ser resolvida com a substituição do alvo.

A própria zona de depleção alvo também causa taxas de pulverização catódica relativamente baixas. Neste momento, para obter uma boa camada de filme, a potência ou velocidade de transmissão deve ser reajustada. Como a velocidade é fundamental para um produto, o ajuste padrão e apropriado é aumentar a potência.

2.2 Campo magnético

O campo magnético usado para capturar os elétrons secundários deve ser consistente em toda a superfície do alvo e a intensidade do campo magnético deve ser apropriada. Campos magnéticos não uniformes produzem camadas não uniformes. Se a intensidade do campo magnético não for apropriada (por exemplo, muito baixa), então mesmo a mesma intensidade do campo magnético resultará em taxas lentas de deposição de filme e possível pulverização catódica na cabeça do parafuso. Isso pode contaminar a membrana. Se a intensidade do campo magnético for muito alta, a taxa de deposição pode ser muito alta no início, mas esta taxa cairá rapidamente para um nível muito baixo devido à área gravada. Da mesma forma, esta área gravada também resulta em uma menor taxa de utilização da meta.

2.3 Parâmetros variáveis

Durante o processo de pulverização catódica, o controle dinâmico do processo pode ser realizado alterando esses parâmetros. Esses parâmetros variáveis ​​incluem: potência, velocidade, tipo de gás e pressão.

3.1 Poder

Cada cátodo possui sua própria fonte de energia. Dependendo do tamanho do cátodo e do projeto do sistema, a potência pode variar de 0 a 150KW (nominal). A fonte de alimentação é uma fonte de corrente constante. No modo de controle de potência, a potência é fixa enquanto a tensão é monitorada, e a potência constante é mantida alterando a corrente de saída. No modo de controle de corrente, a corrente de saída é fixa e monitorada, enquanto a tensão pode ser ajustada. Quanto maior a potência aplicada, maior a taxa de deposição.

3.2 Velocidade

Outra variável é a velocidade. Para revestidores de extremidade única, a velocidade de transmissão da zona de revestimento pode ser selecionada de 0 a 600 polegadas por minuto (aproximadamente 0 a 15,24 metros). Para revestidores de extremidade dupla, a velocidade de transmissão da zona de revestimento pode ser selecionada de 0 a 200 polegadas por minuto (aproximadamente 0 a 5,08 metros). A uma determinada taxa de pulverização catódica, velocidades de acionamento mais baixas indicam películas mais espessas depositadas.

3.3 Gás

A última variável é o gás. Dois dos três gases podem ser selecionados para uso como gás principal e gás auxiliar. Entre eles, a proporção de quaisquer dois também pode ser ajustada. A pressão do gás pode ser controlada entre 1 ~ 5X 10-3torr.

3.4 Relação entre cátodo/substrato

Na máquina de revestimento de vidro curvo, outro parâmetro que pode ser ajustado é a distância entre o cátodo e o substrato. Não há cátodos ajustáveis ​​em revestidores de vidro plano.

Máquina de revestimento por evaporação térmica e pulverização catódica Magnetron