Vlastnosti in-line systémov naprašovania

"In-line" PVD naprašovací systém je systém, v ktorom substráty prechádzajú lineárne pod jednou alebo viacerými naprašovacími katódami, aby získali svoj tenký film. Normálne sa substráty nakladajú na nosič alebo paletu, aby sa tento pohyb uľahčil, a niektoré menšie systémy zvládajú iba jednu paletu na jednu dávku. Väčšie systémy môžu mať schopnosť manipulovať s viacerými paletami pomocou koncových staníc na manipuláciu s paletami, ktoré posielajú a prijímajú jednu paletu za druhou v pokračujúcom konvoji prechádzajúcom dopravným subsystémom, pričom špička každého nasleduje za chvostom predchádzajúceho.

Najbežnejšou a najmenej zložitou konfiguráciou je mať palety a katódy horizontálne s katódami na vrchu a substrátmi na spodku v orientácii rozprašovaním nadol. V tomto režime je gravitácia zvyčajne jediná vec, ktorá drží substráty na paletách, a tiež jediná vec, ktorá drží palety na transportnom mechanizme, ktorým môžu byť len reťaze prechádzajúce po koľajniciach cez vákuovú komoru.

Toto horizontálne usporiadanie sa môže uskutočniť aj s katódami na spodnej strane a substrátmi na vrchu pre orientáciu rozprašovaním, ale to samozrejme trochu komplikuje nástroje, ktoré teraz vyžadujú mechanické prostriedky na udržanie substrátov na mieste, aby nespadli. Pri jednostrannom poťahovaní to nie je veľmi bežná konfigurácia, ale niekedy sa to robí pri obojstrannom poťahovaní s katódami nad aj pod paletami. Palety majú v tomto prípade vhodné otvory na uchytenie substrátov tak, že spodné strany môžu prijať naprašovací povlak zo spodnej katódy a zároveň vrchná strana dostane naprašovací povlak z hornej katódy.

Ale horizontálne má nevýhodu, pokiaľ ide o častice. V režime rozprašovania môžu častice, ktoré sa vytvoria vo vnútri komory, ľahko pristáť na substrátoch a zabudovať sa do filmu – a to sa nevyhnutne stane. Depozičné systémy sú do istej miery samokontaminujúce sa materiálom, ktorý sa dostáva na iné miesta ako len na substráty. Najväčším problémom bežnej údržby je udržiavanie vecí v čistote. Pri orientácii rozprašovaním sa tieto častice nedostanú na substráty, ale môžu pristáť na terčoch a znova sa rozprášiť. Vákuový stroj na nanášanie tenkých vrstiev papiera na hliník

Takže pre lepšie prostredie s časticami je tu aj možnosť vertikálnej orientácie pre bočné rozprašovanie. Katódy aj palety sú vertikálne a nanášanie je bočné. Nástrojový a transportný systém sa stáva podstatne zložitejším, aby udržal substráty na palete a tiež manipuloval s paletou v tejto orientácii, ale je oveľa menej pravdepodobné, že častice padnú buď na katódu, alebo na substrát.

V ktorejkoľvek z týchto konfigurácií je možné použiť všetky rôzne typy katód, pričom magnetróny sú vo všeobecnosti najobľúbenejšie, buď rovinné alebo vsadené. A napájanie môže byť ľubovoľné z rôznych dostupných typov, ako je RF, MFAC, DC alebo pulzné jednosmerné napätie podľa potreby aplikácie. Je možné použiť aj voliteľné stupne, ako sú napríklad naprašovacie leptanie, tepelné alebo iónové zdroje, a k dispozícii je celá škála prístrojového vybavenia a ovládacích prvkov pre kovové/vodivé povlaky, dielektrika, optické povlaky alebo iné naprašovacie aplikácie.

Hoci je možné použiť aj iné typy, väčšina katód v takýchto systémoch je pravouhlá. Spravidla je dlhá os pravouhlej katódy naprieč komorou a krátka os je pozdĺž smeru pohybu palety. A hoci je možné konfigurovať katódy pre zámerne nerovnomerné poťahovanie, veľká väčšina používateľov chce, aby ich substráty boli potiahnuté rovnomerne. V in-line systéme, o ktorom hovoríme, je rovnomernosť v smere pohybu palety závislá od stability výkonu katódy a zmesi tlaku v komore/plynu, spolu so stabilitou prepravnej rýchlosti a nakoniec od štartu/zastavenia. pozície pred a za depozičnou zónou.

Pre jednu paletu alebo pre prvú a poslednú paletu v nepretržitom chode od konca po koniec musí byť počiatočná poloha (rovnako ako poloha zastavenia) dostatočne ďaleko od miesta priamo pod cieľom, aby sa zabránilo nahromadeniu neplánovaného ukladania počas akéhokoľvek predbežného doba stabilizácie rozprašovania pred spustením skenovania. Akékoľvek spustenie, zastavenie alebo obrátenie smeru skenovania by sa malo uskutočniť mimo aktuálnej zóny ukladania a skenovanie by malo byť stabilné a neprerušované cez zónu ukladania. Skenovanie môže byť jednopriechodové v oboch smeroch alebo tam a späť, aby sa vytvorili hrubšie povlaky.

Systémy troch a štyroch cieľov sú celkom bežné a dĺžka komory sa môže podľa potreby zväčšiť, aby sa do nej zmestili ďalšie zdroje. S dostatkom napájacích zdrojov je možné súčasne použiť viacero cieľov v jednom prechode. S rôznymi terčovými materiálmi na katódach je tak možné naniesť viacero vrstiev v jedinom priechode, alebo s duplicitnými terčíkmi je možné dosiahnuť hrubšie povlaky v jedinom priechode.

Rovnomernosť v druhej osi, kolmej na smer skenovania palety, je určená výkonom katódy, vrátane, najmä pri reaktívnom naprašovaní, možných problémov s distribúciou plynu. Pri magnetrónoch môže umiestnenie a sila magnetov ovplyvniť tak využitie cieľa, ako aj inherentnú jednotnosť a medzi týmito dvoma aspektmi zvyčajne existuje kompromis. V strede dĺžky terča je rovnomernosť aj využitie normálne celkom dobré, ale na koncoch, kde sa dráha erózie „pretekárskej dráhy“ otáča, rýchlosť nanášania a výsledná hrúbka filmu klesne, pokiaľ sa magnety nenastavia na kompenzáciu, ale ak sa tak stane, erózny kanál sa tam dostane hlbšie a tým sa zníži využitie cieľa (percento z celkovej hmoty cieľa, ktoré môže byť rozprášené predtým, ako najhlbší bod erózie prerazí na podpornú dosku).

Spracovanie tip-to-tail vo väčších viacpaletových systémoch je tiež celkom prospešné pre využitie cieľového materiálu, pokiaľ ide o to, že sa dostane viac na vaše substráty a menej na štíty a iné časti komôr. V systéme jednej palety je olovená paleta jedinou paletou, a keď opúšťa depozičnú zónu, musí pokračovať v skenovaní, kým zadná hrana – zadná časť – nie je úplne von, pričom cieľ stále horí po celú dobu. , čím sa efektívne plytvá časť cieľového materiálu.

Pri približovaní sa špičkou k zadnej časti je medzi jednou špičkou a ďalšou špičkou iba krátka medzera a potom materiál opäť prechádza na „živú“ paletu plnú substrátov, pričom nová paleta vstupuje, keď vedúca paleta opúšťa zónu ukladania. Existuje mnoho premenných, ktoré môžu ovplyvniť toto číslo, ale ako orientačné pravidlo môže byť prístup typu tip-to-tail takmer dvakrát efektívnejší z hľadiska využitia materiálu ako jedna paleta.

Na vrchole všestrannosti môže pridanie štrbinových ventilov na izoláciu procesných sekcií v kombinácii so sofistikovaným automatizačným riadením umožniť prevádzku rôznych sekcií súčasne s rôznymi plynnými prostrediami (tlak a zmes plynov), prípadne priame naprašovanie jednej vrstvy na paletu v sekcii jedna, pričom súčasne reaktívne naprašuje inú vrstvu na inú paletu v samostatnej izolovanej sekcii. In-Line naprašovacie systémy je možné prispôsobiť tak, aby vyhovovali širokému rozsahu procesných požiadaviek a veľkostí substrátu.