Funkce in-line rozprašovacích systémů

„In-line“ PVD rozprašovací systém je ten, ve kterém substráty procházejí lineárně pod jedním nebo více rozprašovacími katodami, aby získaly svůj tenký filmový povlak. Normálně jsou substráty naloženy na nosič nebo paletu, aby se tento pohyb usnadnil, a některé menší systémy zpracovávají pouze jednu paletu na dávkový běh. Větší systémy mohou mít schopnost manipulovat s více paletami pomocí manipulátorů palety koncové stanice, které posílají a přijímají jednu paletu za druhou v pokračujícím konvoji procházejícím transportním subsystémem, špičkou každého za ocasu předchozího.

Společnou a nejméně komplexní konfigurací je mít palety a katody horizontální s katody nahoře a substráty na dně v orientaci rozprašování. V tomto režimu je gravitace obvykle jedinou věcí, která drží substráty na palety, a také jediná věc, která drží palety na transportní mechanismus, což mohou být pouze řetězy probíhající podél bočních kolejnic přes vakuovou komoru.

Toto horizontální uspořádání lze také provést s katodami na dně a substráty nahoře pro orientaci rozprašování, ale zjevně to poněkud komplikuje nástroje, nyní vyžaduje mechanické prostředky k udržení substrátů na místě, aby nespadaly. U jednostranného povlaku se nejedná o příliš běžnou konfiguraci, ale někdy se provádí pro oboustranný povlak, přičemž katody nad i pod paletami. Palety v tomto případě mají vhodné otvory k držení substrátů tak, aby spodní strany mohly přijímat rozprašovací povlak z dolní katody současně, horní strana dostane rozprašování z horní katody.

Horizontální však má nevýhodu z hlediska částic. V režimu rozprašování mohou částice, které se generují uvnitř komory, snadno přistát na substrátech a dostat se do filmu - a to se musí vyskytnout. Depoziční systémy jsou poněkud samotokry, které získává místa, která získává jiná místa než jen na substrátech. Největší rutinní problém údržby je udržování věcí v čistotě. Při orientaci rozprašování se tyto částice nedostanou na substráty, ale mohou přistát na cílech a být opětovně propuštěni. Papírové hliníkové tenké filmy vakuové potahovací stroj

Takže pro lepší prostředí částic je tedy také vertikální orientace pro postranní rozprašování. Katody i palety jsou vertikální a depozice je laterální. Systém nástrojů a transportu se stává podstatně složitějším, aby udržel substráty na paletě a také manipuloval s paletou v této orientaci, ale částice jsou mnohem méně pravděpodobné, že padají na katodu nebo na substrát.

V kterékoli z těchto konfigurací lze použít všechny různé typy katod, přičemž magnetrony jsou obecně populární, buď planární nebo vložka. A napájení může být kterýkoli z různých dostupných typů, jako jsou RF, MFAC, DC nebo pulzní DC podle potřeby pro aplikaci. Lze také přizpůsobit volitelné fáze, jako je špičkový lept, teplé nebo iontové zdroje, a pro kovové/vodivé povlaky, dielektrika, optické povlaky nebo jiné špičkové aplikace jsou k dispozici celé řady přístrojů a ovládacích prvků.

Ačkoli je možné použít jiné typy katod v takových systémech obdélníkové. V komoře je zpravidla dlouhá osa pravoúhlé katody a krátká osa je podél směru cestování palet. A ačkoli je možné nakonfigurovat katody pro úmyslné nerovnoměrné povlaky, velká většina uživatelů chce, aby jejich substráty byly rovnoměrně potaženy. V in-line systému, jak diskutujeme, je uniformita ve směru cestování palety závislá na stabilitě katodové síly a směsi tlaku/plynu komory, spolu se stabilitou rychlosti transportu a nakonec na startovací/stop pozice před a za depoziční zónou.

U jedné palety nebo pro poslední paletu a poslední paletu ve špičce, která má kontinuální běh ocasu, musí být počáteční poloha (stejně jako poloha zastavení) dostatečně daleko od přímo pod cílem, aby se zabránilo narůstání neplánované depozice během jakéhokoli stabilizačního období před zahájením skenování. Jakékoli starty, zastavení nebo zvrácení směru skenování by měly probíhat mimo skutečnou depoziční zónu a skenování by mělo být stabilní a nepřetržité depoziční zónou. Skeny mohou být jednorázovým průchodem v obou směrech nebo mohou být tam a zpět, aby se vytvořily silnější povlaky.

Tři a čtyři cílové systémy jsou poměrně běžné a délka komory lze podle potřeby zvýšit, aby se vyhovovaly dalším zdrojům. S dostatečným množstvím napájení lze v jednom průchodu použít více cílů. S různými cílovými materiály na katodách lze tedy více vrstev uložit do jediného průchodu nebo s duplicitními cíli, silnějších povlaků lze dosáhnout jediným průchodem.

Uniformita v jiné osy, kolmo ke směru skenování palet, je určena výkonem katody, včetně, zejména pro reaktivní rozprašování, možné problémy s rozdělením plynu. U magnetranů může umístění a síla magnetů ovlivnit jak využití cíle, tak inherentní uniformitu, a mezi těmito dvěma aspekty obvykle existuje kompromis. 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 to the backing deska).

Zpracování špičky ocasu ve větších systémech s více paletami je také velmi prospěšné pro využití cílového materiálu, pokud jde o získání více na vašich substrátech a méně na štíty a dalších částech komory. V jednom paletovém systému je olověná paleta jedinou paletou, a když opouští depoziční zónu, musí pokračovat ve skenování, dokud se vlečná hrana - ocas - až na cestu ven, s cílem stále hoří po celou dobu, což účinně plýtvá část cílového materiálu.

V přístupu špičky k ocasu je pouze krátká mezera mezi jedním ocasem a dalším špičkou a poté materiál opět jde na „živou“ paletu plnou substrátů, přičemž nová paleta vstupuje, protože paleta opouští depoziční zónu, existuje mnoho proměnných, které mohou ovlivnit toto číslo, ale jak pravidlo, jak se rozkládat na špičce k ocasnímu přístupu, může být téměř dvakrát efektivní v materiálovém místě v materiálu.

Na vrchol všestrannosti může přidání štěrbinových ventilů k izolaci procesů v kombinaci se sofistikovanou kontrolou automatizace umožnit provozovat různé řezy současně s různými plynovými prostředími (tlaková a plynová směs), možná přímé rozprašování jedné vrstvy na paletu v první části, a zároveň reativně reagovat na jinou vrstvu na jinou paliku. Systémy rozprašování in-line lze přizpůsobit tak, aby vyhovovaly široké škále požadavků na procesy a velikosti substrátu.