Bežný problém
-
Pri skutočnej produkcii sa mnohí koncoví-používatelia stretávajú s typickým problémom:
* Časté iskrenie počas naprašovania
* Zvýšená veľkosť častíc vo filme
* Nestabilná rýchlosť tvorby filmu
* Nízke cieľové využitie
* Abnormálne praskanie na cieľovom povrchu
* Zlá konzistencia filmu -
Prvou reakciou mnohých zákazníkov je úprava parametrov zariadenia, ale realita je taká:
Viac ako 60 % abnormálnych problémov s naprašovaním nepochádza zo zariadenia, ale zo samotného naprašovacieho terča.
To platí najmä pre zirkónové terče, ktorých reaktívne kovové vlastnosti ich robia mimoriadne citlivými na čistotu, mikroštruktúru a výrobné procesy.
Tento článok bude analyzovať niekoľko základných faktorov ovplyvňujúcich stabilitu zirkónových terčov proti naprašovaniu z hľadiska materiálového inžinierstva.
-
Čistota nie je len „hra s číslami“.
Bežné zirkónové naprašovacie terče na trhu majú nasledujúce čistoty:
* Zr 99,5 %
* Zr 99,9 %
* Zr 99,95 %
* Zr 99,99 %
Mnoho pracovníkov nákupu verí:
"Čím vyššia čistota, tým lepšie."
Ale nie je to tak.
To, čo skutočne ovplyvňuje stabilitu naprašovania, nie je len celková čistota, ale aj schopnosť kontrolovať kľúčové prvky nečistôt, ako sú:
* Kyslík (O)
* dusík (N)
* Uhlík (C)
* Železo (Fe)
* Hafnium (Hf)
a ďalšie kritické nečistoty.
II. Obsah kyslíka je kľúčovým faktorom ovplyvňujúcim cieľovú stabilitu zirkónu
Zirkónium je vysoko reaktívny kov a je mimoriadne citlivý na kyslík.
Ak je obsah kyslíka v zirkónovom terčíku príliš vysoký, povedie to k:
* Tvorba lokalizovaných izolačných fáz
* Akumulácia náboja na cieľovom povrchu
* Zvýšený abnormálny výtok
* Zvýšená frekvencia oblúka
V konečnom dôsledku sa prejaví ako:
* Zvýšený počet častíc filmu
* Znížený výnos
* Zvýšená kontaminácia dutín
Tento problém je obzvlášť výrazný pri procesoch DC Magnetron Sputtering.
Preto v prípade špičkových{0}}aplikácií tenkých vrstiev:
* Obsah kyslíka je zvyčajne potrebné kontrolovať pod 1000 ppm
* Niektoré špičkové{0}}aplikácie dokonca vyžadujú menej ako 300 str./min
Aj preto:
Zirkónové terče s rovnakou nominálnou čistotou 99,9 % môžu mať výrazne odlišnú skutočnú životnosť a stabilitu proti naprašovaniu.
II. Štruktúra zŕn určuje rovnomernosť filmu
Mnoho zákazníkov sa zameriava len na chemické zloženie, ale zanedbáva mikroštruktúru.
V skutočnosti:
Veľkosť zŕn a rovnomernosť mikroštruktúry priamo ovplyvňujú distribúciu rýchlosti rozprašovania.
Ak sú zrná hrubé alebo majú výraznú štruktúru:
To povedie k:
* Nekonzistentné rýchlosti rozprašovania v určitých oblastiach
* Nerovnomerná erózia cieľa
* Abnormálne opotrebovanie v oblastiach magnetického poľa
* Zhoršená rovnomernosť hrúbky filmu
Tento efekt je ešte výraznejší pri veľkých-rotujúcich cieľoch.
IV. Prečo sú-zirkónové terče s vysokou hustotou stabilnejšie?
Vnútorná pórovitosť v cieľovom materiáli je zdrojom mnohých anomálií.
Zirkónové terče s nízkou{0}}hustotou zvyčajne vykazujú:
* Mikroporéznosť
* Zvyškový plyn
* Lokalizované nahromadenie tepla
Za podmienok vysokého{0}}výkonu:
Tieto oblasti sú náchylné na rozvoj:
* Mikro-výboj
* Tepelné praskanie
* Lokalizované odlupovanie
Zirkónové terče vyššej kategórie preto zvyčajne využívajú:
* Vákuová aretácia (VAR)
* Proces kovania za tepla
* HIP (horúce izostatické lisovanie)
na zlepšenie hustoty materiálu.
Vysoko-kvalitné terče zirkónu v tomto odvetví:
Zvyčajne vyžadujú:
* Relatívna hustota Väčšia alebo rovná 99 % teoretickej hustoty
V opačnom prípade, aj keď je naprašovanie spočiatku úspešné, problémy so stabilitou pravdepodobne nastanú neskôr.
V. Proces lepenia sa často podceňuje
Mnoho zákazníkov sa zameriava na cieľové telo, ale zanedbáva lepenie zadnej vrstvy.
V skutočnosti:
Zlyhanie cieľa často nie je „materiálny problém“, ale „problém tepelného manažmentu“.
Ak má spojovacia vrstva:
* Prázdnoty
* Lokálna delaminácia
* Nerovnomerná tepelná vodivosť
To povedie k:
* Lokalizovaný nárast teploty na cieľovom povrchu
* Koncentrácia tepelného stresu
Zvýšené riziko prasknutia
Bežné spôsoby lepenia zahŕňajú:
Charakteristiky procesu
Indium Bonding: Dobrá tepelná vodivosť, vhodná pre nízko{0}}teplotné procesy
Lepenie elastomérov: Silná kapacita vyrovnávania napätia
Difúzne lepenie: Vysoká pevnosť spoja, vhodné pre-aplikácie s vysokým výkonom
Rôzne zariadenia a podmienky napájania majú úplne odlišné požiadavky na schémy spájania.
Záver
Pre procesy PVD:
Zirkónové rozprašovacie terče nie sú len „spotrebným materiálom“.
Sú to v podstate:
materiály jadra ovplyvňujúce kvalitu filmu, stabilitu zariadenia a výťažnosť výroby.
Skutočne stabilné terče na naprašovanie zirkónia sa spoliehajú na:
* Kontrola čistoty materiálu
* Návrh mikroštruktúry
* Proces zahusťovania
* Možnosti tepelného manažmentu
* Kompletný systém kvality
Pre koncových-používateľov:
Pri nákupe terčov na naprašovanie zirkónia by cena nemala byť jediným kritériom.
Zamerajte sa viac na:
Či môže naprašovací terč dlhodobo stabilne podporovať vaše procesné okno.
Čínsky-výrobca prispôsobených naprašovacích terčov
Naše produkty sa vyznačujú nižším obsahom kyslíka, vyššou čistotou, rovnomernejšou mikroštruktúrou, väčšími rotačnými terčíkmi a vyššou mierou využitia.
Ponúkajú stabilnú kontrolu nad: procesom tavenia, mikroštruktúrou, procesom spájania a ultra{0}}vysokými hladinami nečistôt.