Pogosta težava
-
Pri dejanski proizvodnji veliko končnih-uporabnikov naleti na tipično težavo:
* Pogosto iskrenje med brizganjem
* Povečana velikost delcev v filmu
* Nestabilna hitrost nastajanja filma
* Nizka ciljna izkoriščenost
* Nenormalno razpokanje na ciljni površini
* Slaba konsistenca filma -
Prva reakcija mnogih strank je prilagoditev parametrov opreme, vendar je v resnici:
Več kot 60 % nenormalnih težav z razprševanjem ne izvira iz opreme, temveč iz same tarče za razprševanje.
To še posebej velja za cirkonijeve tarče, ki so zaradi svojih reaktivnih kovinskih lastnosti izjemno občutljive na čistost, mikrostrukturo in proizvodne procese.
Ta članek bo analiziral več ključnih dejavnikov, ki vplivajo na stabilnost cirkonijevih tarč pri razprševanju z vidika inženirstva materialov.
-
Čistost ni le "igra številk".
Običajne cirkonijeve tarče za razprševanje na trgu imajo naslednje čistosti:
* Zr 99,5%
* Zr 99,9%
* Zr 99,95 %
* Zr 99,99 %
Veliko nabavnega osebja verjame:
"Višja kot je čistost, bolje je."
Vendar temu ni tako.
Tisto, kar resnično vpliva na stabilnost razprševanja, ni samo skupna čistost, ampak tudi sposobnost nadzora ključnih elementov nečistoč, kot so:
* Kisik (O)
* Dušik (N)
* Ogljik (C)
* Železo (Fe)
* Hafnij (Hf)
in druge kritične elemente nečistoč.
II. Vsebnost kisika je ključni dejavnik, ki vpliva na stabilnost cirkonijeve tarče
Cirkonij je zelo reaktivna kovina in je izjemno občutljiv na kisik.
Če je vsebnost kisika v cirkonijevi tarči previsoka, bo to povzročilo:
* Tvorba lokaliziranih izolacijskih faz
* Ciljno površinsko kopičenje naboja
* Povečan nenormalen izcedek
* Povečana frekvenca obloka
Končno se manifestira kot:
* Povečano število delcev filma
* Zmanjšan donos
* Povečana kontaminacija votline
Ta problem je še posebej izrazit pri postopkih DC magnetronskega razprševanja.
Zato za-visokokakovostne tankoplastne aplikacije:
* Vsebnost kisika je običajno treba nadzorovati pod 1000 ppm
* Nekatere višje{0}}aplikacije zahtevajo celo pod 300 ppm
Tudi zato:
Cirkonijeve tarče z enako nominalno čistostjo 99,9 % imajo lahko zelo različne dejanske življenjske dobe in stabilnost pri razprševanju.
II. Zrnata struktura določa enakomernost filma
Mnogi kupci se osredotočajo le na kemično sestavo, zanemarjajo pa mikrostrukturo.
V resnici:
Velikost zrn in enotnost mikrostrukture neposredno vplivata na porazdelitev hitrosti razprševanja.
Če so zrna groba ali imajo izrazito teksturo:
To bo vodilo do:
* Nekonsistentne stopnje brizganja na določenih območjih
* Neenakomerna ciljna erozija
* Nenormalna obraba v območjih magnetnega polja
* Poslabšana enakomernost debeline filma
Ta učinek je še bolj izrazit pri vrtečih se tarčah-velike velikosti.
IV. Zakaj so-cirkonijeve tarče z visoko gostoto bolj stabilne?
Notranja poroznost v tarčnem materialu je vir številnih anomalij.
Cirkonijeve tarče-z nizko gostoto običajno kažejo:
* Mikroporoznost
* Preostali plin
* Lokalno kopičenje toplote
V pogojih-visoke moči:
Ta področja so nagnjena k razvoju:
* Mikro-razelektritev
* Toplotno razpokanje
* Lokalizirano lupljenje
Zato visoko{0}}cirkonijeve tarče običajno uporabljajo:
* Vakuumska zaustavitev (VAR)
* Postopek vročega kovanja
* HIP (vroče izostatično stiskanje)
za izboljšanje gostote materiala.
Visoko{0}}kakovostni cirkonijevi cilji v industriji:
Običajno zahtevajo:
* Relativna gostota Večja ali enaka 99 % teoretične gostote
V nasprotnem primeru, tudi če je razprševanje na začetku uspešno, se bodo kasneje verjetno pojavile težave s stabilnostjo.
V. Postopek lepljenja je pogosto podcenjen
Številne stranke se osredotočijo na ciljno telo, zanemarijo pa lepljenje hrbtne plošče.
V resnici:
Neuspeh tarče pogosto ni "materialni problem", ampak "problem upravljanja toplote".
Če ima vezni sloj:
* Praznine
* Lokalna delaminacija
* Neenakomerna toplotna prevodnost
To bo vodilo do:
* Lokalno povišanje temperature na ciljni površini
* Koncentracija toplotne napetosti
Povečano tveganje za razpoke
Pogosti načini lepljenja vključujejo:
Značilnosti procesa
Indijevo lepljenje: dobra toplotna prevodnost, primerno za-nizkotemperaturne postopke
Lepljenje elastomerov: močna zmogljivost blažitve napetosti
Difuzijsko lepljenje: visoka trdnost spoja, primerno za-aplikacije visoke moči
Različna oprema in pogoji napajanja imajo popolnoma različne zahteve za sheme povezovanja.
Zaključek
Za postopke PVD:
Tarče za razprševanje iz cirkonija niso zgolj "potrošni material".
V bistvu so:
osnovni materiali, ki vplivajo na kakovost filma, stabilnost opreme in izkoristek proizvodnje.
Resnično stabilne cirkonijeve tarče za naprševanje temeljijo na:
* Kontrola čistosti materiala
* Oblikovanje mikrostrukture
* Postopek zgoščevanja
* Zmogljivosti toplotnega upravljanja
* Popoln sistem kakovosti
Za končne-uporabnike:
Pri nakupu cirkonijevih tarč za naprševanje cena ne sme biti edino vodilo.
Osredotočite se bolj na:
Ali lahko tarča za razprševanje dolgoročno stabilno podpira vaše procesno okno.
Kitajski proizvajalec-na enem mestu prilagojenih tarč za razprševanje
Naši izdelki imajo nižjo vsebnost kisika, višjo čistost, enotnejšo mikrostrukturo, večje vrtljive tarče in višje stopnje izkoriščenosti.
Ponujajo stabilen nadzor nad: procesom taljenja, mikrostrukturo, procesom lepljenja in nivojem nečistoč ultra{0}}visoke čistosti.