Funktioner af sputteringssystemer i line

Et "in-line" PVD-sputteringssystem er et, hvor underlag passerer lineært under en eller flere sputterkatoder for at erhverve deres tynde filmbelægning. Normalt indlæses underlagene på en bærer eller palle for at lette denne bevægelse, og nogle mindre systemer håndterer kun en palle pr. Batchkørsel. Større systemer kan have evnen til at håndtere flere paller gennem brug af slutstationspallehåndterere, der sender og modtager den ene palle efter den anden i en fortsat konvoj, der passerer gennem transportundersystemet, spidsen af ​​hver efterfølgende bag halen af ​​den foregående.

Den almindelige og mindst komplekse konfiguration er at have paller og katoder vandret med katoder på toppen og substrater på bunden i en sputter ned orientering. I denne tilstand er tyngdekraften normalt det eneste, der holder underlagene på paller, og også det eneste, der holder pallerne på transportmekanismen, som bare kan være kæder, der kører langs sideskinnerne gennem vakuumkammeret.

Det vandrette arrangement kan også udføres med katoder i bunden og underlag på toppen for en sputter -orientering, men dette komplicerer åbenbart værktøjet noget, der nu kræver mekaniske midler til at holde underlagene på plads, så de ikke falder. For enkeltsidet belægning er dette ikke en meget almindelig konfiguration, men det gøres undertiden til dobbeltsidet belægning med katoder både over og under pallerne. Pallerne i dette tilfælde har passende åbninger til at holde underlagene, så de nederste sider kan modtage sputteren op belægning fra den nedre katode på samme tid som øverste side får sputteren ned over belægningen fra den øverste katode.

Men vandret har en ulempe med hensyn til partikler. I sputter -nedtilstand kan partikler, der genereres inde i kammeret, let lande på underlagene og blive indlejret i filmen - og det er bestemt. Aflejringssystemer er noget selvforurening med materiale, der får andre steder end bare på underlagene. Det største rutinemæssige vedligeholdelsesproblem er at holde tingene rene. I sputter-orientering kommer disse partikler ikke på underlagene, men kan lande på målene og blive omspændt igen. Papiraluminiumtynde film vakuumbelægningsmaskine

Så for et bedre partikelformigt miljø er der også den lodrette orienteringsmulighed for sidesputtering. Både katoderne og pallerne er lodrette, og afsætning er laterale. Værktøjs- og transportsystemet bliver væsentligt mere komplekst for at holde underlagene på palle og også håndtere palle i denne orientering, men partikler er meget mindre tilbøjelige til at falde på enten katoden eller underlaget.

I nogen af ​​disse konfigurationer kan alle de forskellige typer katoder bruges, hvor magnetoner generelt er den populære, enten plan eller indsat. Og strøm kan være en af ​​de forskellige tilgængelige typer, såsom RF, MFAC, DC eller Pulsed DC som ønsket til applikationen. Valgfrie faser såsom sputteretch, varme eller ionkilder kan også rumme, og det fulde udvalg af instrumentering og kontroller er tilgængelige til metalliske/ledende belægninger, dielektrik, optiske belægninger eller andre sputter -applikationer.

Selvom det er muligt at bruge andre typer, er katoderne i sådanne systemer rektangulære. Som regel er den lange akse i den rektangulære katode på tværs af kammeret, og den korte akse er i retning af palle rejse. Og selvom det er muligt at konfigurere katoder til forsætligt ikke ensartet belægning, ønsker det store flertal af brugerne, at deres underlag skal være ensartet coated. I et in-line system, som vi diskuterer, er ensartetheden i retning af palle-rejse afhængig af stabiliteten af ​​katodekraften og kammertrykket/gasblandingen sammen med stabiliteten af ​​transporthastigheden og til sidst start/stop-positioner foran og bag deponeringszonen.

For en enkelt palle, eller for og sidste palle i et tip til hale kontinuerlig kørsel, skal startpositionen (såvel som stoppositionen) være langt nok ude fra direkte under målet for at undgå at påløbe ikke-planlagt afsætning i en hvilken som helst præ-putterstabiliseringsperiode, inden du startede scanningen. Eventuelle starter, stop eller vendinger af scanningsretning skal finde sted uden for den faktiske afsætningszone, og scanningen skal være stabil og uafbrudt gennem deponeringszonen. Scanninger kan være en enkelt pas i begge retninger eller kan være frem og tilbage for at opbygge tykkere belægninger.

Tre og fire målsystemer er ret almindelige, og kammerlængden kan øges for at imødekomme yderligere kilder efter behov. Med nok strømforsyninger kan flere mål bruges samtidig i en enkelt pas. Med forskellige målmaterialer på katoderne kan flere lag således deponeres i et enkelt pas eller med duplikatmål, kan tykkere belægninger opnås i en enkelt pasning.

Ensartethed i den anden akse, vinkelret på palle -scanningsretningen, bestemmes af udførelsen af ​​katoden, herunder, især til reaktiv sputtering, mulige gasfordelingsproblemer. Med magnetoner kan placeringen og styrken af ​​magneterne påvirke både måludnyttelse og iboende ensartethed, og der er normalt en afvejning mellem disse to 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 til bagpladen).

Tip til halebehandling i de større multi palle -systemer er også ret fordelagtigt til målmaterialeudnyttelse med hensyn til at få mere på dine underlag og mindre på skjolde og andre kammerdele. I et enkelt pallesystem er blypalle den eneste palle, og når den forlader deponeringszonen, skal den fortsætte med at scanne, indtil bagkanten - halen - er helt ud, med målet, der stadig brænder hele tiden, hvilket effektivt spilder noget af målmaterialet.

I spidsen til hale -tilgang er der kun et kort mellemrum mellem den ene hale, og det næste spids og derefter foregår materiale igen på en "levende" palle fuld af underlag, med en ny palle, der går ind, da palleen kommer ud af deponeringszonen, er der mange variabler, der kan påvirke dette antal, men som en regel for tommelfingeren kan spidsen til hale -tilgangen være næsten dobbelt så effektiv i materialeforbruget, da den enkeltpaller.

I den høje ende af alsidigheden kan tilsætningen af ​​spalteventiler til isolering af processektioner kombineret med sofistikeret automatiseringskontrol gøre det muligt at betjene forskellige sektioner samtidig med forskellige gasmiljøer (tryk og gasblanding), måske direkte sputtering af et lag på en palle i sektion 1, samtidig med at det reagerer et andet lag på en anden palle i et separat isoleret afsnit. In-line sputter-systemer kan tilpasses til at imødekomme en lang række procesbehov og substratstørrelser.