Đặc điểm của hệ thống phún xạ nội tuyến

Hệ thống phún xạ PVD "Nội tuyến" là hệ thống trong đó các chất nền đi qua tuyến tính bên dưới một hoặc nhiều catốt của Sputter để có được lớp phủ Màng mỏng của chúng. Thông thường các chất nền được tải lên một giá đỡ hoặc pallet để tạo điều kiện thuận lợi cho chuyển động này và một số hệ thống nhỏ hơn chỉ xử lý một pallet cho mỗi đợt chạy. Các hệ thống lớn hơn có thể có khả năng xử lý nhiều pallet thông qua việc sử dụng những người xử lý pallet ở trạm cuối để gửi và nhận pallet này đến pallet khác trong một đoàn xe liên tục đi qua hệ thống con vận tải, đầu của mỗi pallet sau sau đuôi của hệ thống trước.

Cấu hình phổ biến nhất và ít phức tạp nhất là có các pallet và cực âm nằm ngang với cực âm ở trên và đế ở phía dưới theo hướng thẳng xuống. Trong chế độ này, trọng lực thường là thứ duy nhất giữ các chất nền lên các pallet và cũng là thứ duy nhất giữ các pallet vào cơ cấu vận chuyển, có thể chỉ là các dây xích chạy dọc theo đường ray bên thông qua buồng chân không.

Sự sắp xếp theo chiều ngang đó cũng có thể được thực hiện với cực âm ở phía dưới và chất nền ở phía trên để hướng lên trên, nhưng rõ ràng điều này làm phức tạp phần nào việc sử dụng công cụ, bây giờ đòi hỏi các phương tiện cơ học để giữ các chất nền ở đúng vị trí để chúng không bị đổ. Đối với lớp phủ một mặt, đây không phải là cấu hình rất phổ biến, nhưng đôi khi nó được thực hiện đối với lớp phủ hai mặt, với cực âm ở cả trên và dưới pallet. Các pallet trong trường hợp này có các lỗ hở thích hợp để giữ các chất nền sao cho các mặt dưới cùng có thể nhận lớp phủ phụt lên từ cực âm dưới đồng thời mặt trên nhận lớp phủ phụt xuống từ cực âm trên.

Nhưng chiều ngang có một bất lợi về mặt hạt. Trong chế độ phun xuống, các hạt được tạo ra bên trong buồng có thể dễ dàng hạ cánh trên các chất nền và được nhúng vào trong phim - và điều đó chắc chắn sẽ xảy ra. Các hệ thống lắng đọng có phần tự gây ô nhiễm với những nơi lấy vật liệu khác ngoài chất nền. Vấn đề bảo trì định kỳ lớn nhất là giữ cho mọi thứ sạch sẽ. Trong định hướng phun lên, những hạt đó không đi vào chất nền, nhưng có thể đáp xuống các mục tiêu và bị bắn ra lại. Giấy nhôm màng mỏng máy sơn chân không

Vì vậy, để có một môi trường hạt tốt hơn, cũng có tùy chọn định hướng dọc cho hiện tượng phún xạ bên. Cả hai cực âm và pallet đều thẳng đứng, và sự lắng đọng là bên. Hệ thống vận chuyển và dụng cụ trở nên phức tạp hơn đáng kể để giữ các chất nền trên pallet và cũng xử lý pallet theo hướng đó, nhưng các hạt ít có khả năng rơi xuống cathode hoặc chất nền hơn nhiều.

Trong bất kỳ cấu hình nào trong số này, tất cả các loại cực âm khác nhau đều có thể được sử dụng, với Magnetron nói chung là phổ biến nhất, có thể là phẳng hoặc lồng. Và nguồn có thể là bất kỳ loại nào trong số các loại khác nhau có sẵn như RF, MFAC, DC, hoặc DC xung như mong muốn cho ứng dụng. Các giai đoạn tùy chọn như Sputter Etch, Heat hoặc Ion Sources cũng có thể được cung cấp, đồng thời cung cấp đầy đủ các thiết bị và điều khiển cho các lớp phủ kim loại / dẫn điện, chất điện môi, lớp phủ quang học hoặc các ứng dụng sputter khác.

Mặc dù có thể sử dụng các loại khác, nhưng hầu hết các cực âm trong các hệ thống như vậy là hình chữ nhật. Theo quy luật, trục dài của catốt hình chữ nhật nằm ngang qua buồng và trục ngắn dọc theo hướng di chuyển của pallet. Và, mặc dù có thể định cấu hình cực âm cho lớp phủ không đồng nhất có chủ ý, nhưng phần lớn người dùng muốn chất nền của họ được phủ đồng nhất. Trong một hệ thống nội tuyến như chúng ta đang thảo luận, tính đồng nhất trong hướng di chuyển của pallet phụ thuộc vào sự ổn định của công suất catốt và áp suất buồng / hỗn hợp khí, cùng với sự ổn định của tốc độ vận chuyển, và cuối cùng là bắt đầu / dừng các vị trí phía trước và phía sau vùng bồi tụ.

Đối với một pallet đơn, hoặc đối với pallet đầu tiên và cuối cùng trong đầu để chạy liên tục, vị trí bắt đầu (cũng như vị trí dừng) phải đủ xa so với trực tiếp bên dưới mục tiêu để tránh tích tụ sự lắng đọng không có kế hoạch trong bất kỳ thời gian trước thời gian ổn định phún xạ, trước khi bắt đầu quét. Mọi hoạt động bắt đầu, dừng hoặc đảo ngược hướng quét phải diễn ra bên ngoài vùng lắng đọng thực tế và quá trình quét phải ổn định và không bị gián đoạn qua vùng lắng đọng. Quét có thể là quét một lần theo một trong hai hướng hoặc có thể qua lại để tạo lớp phủ dày hơn.

Hệ thống ba và bốn mục tiêu khá phổ biến và chiều dài buồng có thể được tăng lên để chứa các nguồn bổ sung theo yêu cầu. Với đủ nguồn cung cấp, nhiều mục tiêu có thể được sử dụng đồng thời trong một lần di chuyển. Với các vật liệu mục tiêu khác nhau trên catốt, nhiều lớp có thể được lắng đọng trong một lần vượt qua hoặc với các mục tiêu trùng lặp, các lớp phủ dày hơn có thể đạt được trong một lần vượt qua.

Tính đồng nhất trong trục còn lại, vuông góc với hướng quét của pallet, được xác định bởi hiệu suất của catốt, đặc biệt là đối với các vấn đề phân phối khí có thể xảy ra đối với phún xạ phản ứng. Với Magnetron, vị trí và độ mạnh của nam châm có thể ảnh hưởng đến cả việc sử dụng mục tiêu và tính đồng nhất vốn có, và thường có sự cân bằng giữa hai khía cạnh đó. Dọc theo trung tâm chiều dài của mục tiêu, cả tính đồng nhất và khả năng sử dụng thường khá tốt, nhưng ở phần cuối, nơi mà đường xói mòn "đường đua" quay quanh, tốc độ lắng đọng và kết quả là độ dày màng sẽ giảm trừ khi nam châm được điều chỉnh để bù đắp, nhưng nếu điều đó được thực hiện, kênh xói mòn sẽ sâu hơn ở đó và điều đó làm giảm việc sử dụng mục tiêu (tỷ lệ phần trăm của tổng khối lượng mục tiêu có thể bị văng ra trước khi điểm xói mòn sâu nhất xuyên qua tấm nền).

Mẹo để điều chỉnh quá trình xử lý trong các hệ thống nhiều pallet lớn hơn cũng khá có lợi cho việc sử dụng vật liệu mục tiêu về việc sử dụng nhiều hơn các chất nền của bạn và ít hơn trên các tấm chắn và các bộ phận buồng khác. Trong một hệ thống pallet duy nhất, pallet chì là pallet duy nhất và khi nó đang rời khỏi vùng lắng đọng, nó phải tiếp tục quét cho đến khi mép sau - đuôi - hết sạch, với mục tiêu vẫn cháy suốt thời gian. , điều này làm lãng phí một số vật liệu đích một cách hiệu quả.

Trong phương pháp tiếp cận từ đầu đến đuôi, chỉ có một khoảng cách ngắn giữa một đầu và đầu tiếp theo và sau đó vật liệu một lần nữa được đưa vào một pallet "sống" đầy chất nền, với một pallet mới đi vào khi pallet đầu ra khỏi vùng lắng đọng Có nhiều biến số có thể ảnh hưởng đến con số này, nhưng theo nguyên tắc chung, cách tiếp cận từ đầu đến đuôi có thể hiệu quả gần gấp đôi trong việc sử dụng vật liệu so với pallet đơn.

Ở mức độ linh hoạt cao, việc bổ sung các van khe để cô lập các phần của quy trình, kết hợp với điều khiển tự động hóa tinh vi, có thể làm cho nó có thể vận hành các phần khác nhau đồng thời với các môi trường khí khác nhau (áp suất và hỗn hợp khí), có thể phun trực tiếp một lớp trên một pallet trong phần một, trong khi đồng thời phun một cách phản ứng một lớp khác trên một pallet khác trong một phần biệt lập riêng biệt. Hệ thống phún phun In-Line có thể được tùy chỉnh để đáp ứng nhiều yêu cầu quy trình và kích thước chất nền.