ویژگی های سیستم های کندوپاش درون خطی

سیستم کندوپاش PVD "In-Line" سیستمی است که در آن بسترها به صورت خطی از زیر یک یا چند کاتد Sputter عبور می کنند تا پوشش لایه نازک خود را بدست آورند. معمولاً بسترها به منظور تسهیل این حرکت روی یک حامل یا پالت بارگذاری می‌شوند و برخی از سیستم‌های کوچک‌تر فقط یک پالت را در هر بار اجرا می‌کنند. سیستم‌های بزرگ‌تر ممکن است قابلیت جابه‌جایی پالت‌های متعدد را از طریق استفاده از کنترل‌کننده‌های پالت ایستگاه پایانی داشته باشند که پالت‌ها را یکی پس از دیگری در یک کاروان ادامه‌دار که از زیرسیستم حمل‌ونقل عبور می‌کنند، ارسال و دریافت می‌کنند، نوک هر کدام از آنها پشت دم قبلی قرار می‌گیرد.

رایج‌ترین و کم‌پیچیده‌ترین پیکربندی این است که پالت‌ها و کاتدها به صورت افقی با کاتدها در بالا و زیرلایه‌ها در پایین در جهت کندوپاش به پایین هستند. در این حالت، گرانش معمولاً تنها چیزی است که بسترها را روی پالت‌ها نگه می‌دارد، و همچنین تنها چیزی است که پالت‌ها را روی مکانیسم حمل و نقل نگه می‌دارد، که فقط می‌تواند زنجیره‌هایی باشد که در امتداد ریل‌های جانبی از داخل محفظه خلاء عبور می‌کنند.

این چیدمان افقی را می‌توان با کاتدها در پایین و زیرلایه‌ها در بالا برای جهت‌گیری کندوپاش به بالا انجام داد، اما بدیهی است که این امر تا حدودی ابزارسازی را پیچیده می‌کند، اکنون به ابزارهای مکانیکی برای نگه داشتن بسترها در جای خود نیاز دارد تا سقوط نکنند. برای پوشش یک طرفه، این یک پیکربندی معمولی نیست، اما گاهی اوقات برای پوشش دو طرفه، با کاتدها در بالا و پایین پالت ها انجام می شود. پالت ها در این حالت دارای دهانه های مناسبی برای نگه داشتن زیرلایه ها هستند به طوری که اضلاع پایینی می توانند پوشش sputter up را از کاتد پایین دریافت کنند و در همان زمان سمت بالا پوشش Sputter down را از کاتد بالایی دریافت می کند.

اما افقی از نظر ذرات یک نقطه ضعف دارد. در حالت پاشش به پایین، ذراتی که در داخل محفظه تولید می‌شوند، می‌توانند به راحتی روی لایه‌ها فرود بیایند و در فیلم جاسازی شوند - و این امر مسلماً اتفاق می‌افتد. سیستم‌های رسوب‌گذاری تا حدی خودآلوده هستند و موادی که در مکان‌هایی به جز روی لایه‌ها قرار می‌گیرند. بزرگترین مشکل نگهداری معمولی تمیز نگه داشتن چیزهاست. در جهت گیری کندوپاش به بالا، آن ذرات روی لایه ها قرار نمی گیرند، اما می توانند روی اهداف فرود بیایند و دوباره پراکنده شوند. دستگاه پوشش خلاء لایه های نازک آلومینیوم کاغذ

بنابراین برای محیط ذرات بهتر، گزینه جهت گیری عمودی برای کندوپاش جانبی نیز وجود دارد. کاتدها و پالت ها هر دو عمودی هستند و رسوب به صورت جانبی است. سیستم ابزار و حمل و نقل برای نگه داشتن بسترها روی پالت و همچنین کنترل پالت در آن جهت بسیار پیچیده تر می شود، اما احتمال سقوط ذرات بر روی کاتد یا زیرلایه بسیار کمتر است.

در هر یک از این پیکربندی‌ها، می‌توان از انواع مختلف کاتدها استفاده کرد که معمولاً مگنترون‌ها محبوب‌ترین هستند، چه مسطح و چه درونی. و توان می تواند هر یک از انواع مختلف موجود مانند RF، MFAC، DC، یا DC پالسی به دلخواه برای کاربرد باشد. مراحل اختیاری مانند Sputter Etch، Heat یا Ion Sources نیز قابل استفاده هستند، و مجموعه کامل ابزار دقیق و کنترل‌ها برای پوشش‌های فلزی/رسانا، دی الکتریک، پوشش‌های نوری یا سایر کاربردهای کندوپاش در دسترس هستند.

اگرچه امکان استفاده از انواع دیگر نیز وجود دارد، اما بیشتر کاتدها در چنین سیستم هایی مستطیل شکل هستند. به عنوان یک قاعده، محور طولانی کاتد مستطیلی در سراسر محفظه و محور کوتاه در امتداد جهت حرکت پالت است. و اگرچه می توان کاتدها را برای پوشش عمدی غیر یکنواخت پیکربندی کرد، اکثریت کاربران می خواهند که بسترهای آنها به طور یکنواخت پوشش داده شود. در یک سیستم خطی همانطور که در حال بحث هستیم، یکنواختی در جهت حرکت پالت به پایداری قدرت کاتد و مخلوط فشار/گاز محفظه، همراه با پایداری سرعت انتقال و در نهایت شروع/توقف بستگی دارد. موقعیت در جلو و پشت منطقه رسوب.

برای یک پالت منفرد، یا برای اولین و آخرین پالت در یک حرکت مداوم از نوک به دم، موقعیت شروع (و همچنین موقعیت توقف) باید به اندازه کافی از زیر هدف فاصله داشته باشد تا از رسوب ناخواسته در طول هر گونه پیش‌کاری جلوگیری شود. دوره تثبیت کندوپاش، قبل از شروع اسکن. هر شروع، توقف یا تغییر جهت اسکن باید خارج از منطقه رسوب واقعی انجام شود و اسکن باید در منطقه رسوب ثابت و بدون وقفه باشد. اسکن‌ها می‌توانند در هر جهت تک پاس باشند، یا می‌توانند به عقب و جلو برای ایجاد پوشش‌های ضخیم‌تر باشند.

سیستم های سه و چهار هدف کاملاً رایج هستند و طول محفظه را می توان افزایش داد تا در صورت نیاز منابع اضافی را در خود جای دهد. با منابع تغذیه کافی، چندین هدف را می توان به طور همزمان در یک پاس استفاده کرد. با مواد هدف مختلف بر روی کاتدها، بنابراین می توان چندین لایه را در یک گذر واحد رسوب داد، یا با اهداف تکراری، پوشش های ضخیم تری را می توان در یک پاس به دست آورد.

یکنواختی در محور دیگر، عمود بر جهت اسکن پالت، با عملکرد کاتد، از جمله، به ویژه برای کندوپاش واکنشی، مسائل احتمالی توزیع گاز تعیین می شود. با مگنترون ها، قرارگیری و قدرت آهنرباها می تواند بر استفاده از هدف و یکنواختی ذاتی تأثیر بگذارد، و معمولاً بین این دو جنبه مبادله ای وجود دارد. در امتداد مرکز طول هدف، هم یکنواختی و هم استفاده به طور معمول بسیار خوب است، اما در انتها، جایی که مسیر فرسایش «پیست مسابقه» به اطراف می چرخد، نرخ رسوب و ضخامت لایه حاصل کاهش می یابد، مگر اینکه آهنرباها برای جبران تنظیم شوند. اما اگر این کار انجام شود، کانال فرسایش عمیق‌تر می‌شود و استفاده از هدف را کاهش می‌دهد (درصد کل جرم هدف که می‌توان قبل از اینکه عمیق‌ترین نقطه فرسایش به صفحه پشتی نفوذ کند، پراکنده شود).

پردازش نقطه به دم در سیستم‌های چند پالت بزرگ‌تر نیز برای استفاده از مواد مورد نظر از نظر استفاده بیشتر روی لایه‌های شما و کمتر روی سپرها و سایر قطعات محفظه کاملاً مفید است. در یک سیستم پالت منفرد، پالت سرب تنها پالت است، و همانطور که از منطقه رسوب خارج می شود، باید به اسکن ادامه دهد تا زمانی که لبه انتهایی - دم - تمام شود و هدف همچنان در تمام مدت می سوزد. ، که به طور موثر بخشی از مواد مورد نظر را هدر می دهد.

در رویکرد نوک به دم، فقط یک فاصله کوتاه بین یک دم و نوک بعدی وجود دارد و سپس مواد بار دیگر به یک پالت "زنده" پر از بستر می روند، با یک پالت جدید که پالت اصلی از منطقه رسوب خارج می شود. متغیرهای زیادی وجود دارند که می‌توانند بر این عدد تأثیر بگذارند، اما به عنوان یک قاعده کلی، رویکرد نوک به دم می‌تواند تقریباً دو برابر یک پالت منفرد در استفاده از مواد مؤثر باشد.

در سطح بالای تطبیق پذیری، افزودن شیرهای شکاف برای جداسازی بخش های فرآیند، همراه با کنترل پیشرفته اتوماسیون، می تواند کارکرد همزمان بخش های مختلف را با محیط های مختلف گاز (مخلوط فشار و گاز)، شاید کندوپاش مستقیم یک لایه روی یک لایه امکان پذیر کند. پالت در بخش یک، در حالی که به طور همزمان یک لایه متفاوت را روی پالت دیگری در یک بخش جدا شده جدا می کند. سیستم های کندوپاش درون خطی را می توان برای تطبیق با طیف وسیعی از نیازهای فرآیند و اندازه های بستر سفارشی کرد.