دستگاه لایه نشان مگنترون جریان مستقیم

DC Magnetron Sputter Coater

روش اسپاترینگ جریان مستقیم عموماً برای لایه نشانی فلزات و آلیاژها روی زیرآیند های رسانا و یا عایق بکار می رود. فلزی که به عنوان هدف (تارگت) در کاتد قرار می گیرد تحت تاثیر برخورد یون های شتابدار مثبت ناشی از فرآیند پلاسما کنده شده و در طی عملیات صحیح لایه نشانی باعث رشد لایه های نانو متری با توجه به الگوی رشد بعنوان تابعی از متغیرهای لایه نشانی می گردد. میزان رشد (ریت) لایه نشانی وابسته به میزان انرژی یون های مثبت برخوردی با سطح تارگت است و عوامل موثر بر میزان رشد و خواص لایه های تشکیل شده عبارتند از:

1– خواص فیزیکی و مکانیکی فلز به کار برده شده به عنوان تارگت

2– توان اعمالی و بالانس ولتاژ و جریان با توجه به تاثیر مستقیم ولتاژ بر انرژی بمباران در فشارهای مختلف

3– شرایط ترمودینامیکی محفظه و آند و تغییرات آن نسبت به زمان

4– هندسه ی کاتد ومقادیر طراحی میدانهای الکتریکی و مغناطیسی و پاسخ آن نسبت به فاصله آند و توان اعمالی

5– ویژگی های فیزیکی یون مثبت شتابدار بکار رفته در فرآیند پلاسما

6– بایاس آند با منابع ولتاژی دیگر

دستگاه لایه نشان کم توان مگنترون مستقیم و پالسی حقیقی تک قطبی با قابلیت تنظیم فرکانس و چرخه کاری

Unipolar low power real pulsed magnetron sputter coater

بدون شک فرآیند لایه نشانی پالسی یکی از مهمترین تکنیک های اسپاترینگ می باشد. مزیت عمومی روش لایه نشانی پالسی عبارتست از:

– حذف مناطق مسموم و جرقه در تارگت: این مهم با تخلیه ی کاتد و یا در حالت دو قطبی نامتقارن با تغییر پلاریته صورت میپذیرد. در حالت دو قطبی هم از تخلیه (دشارژ) و هم از خاصیت تمیز کاری در نیم سیکل دوم استفاده میگردد. محدوده ی فرکانس رنجی از 0 – 350 کیلوهرتز وابسته به طراحی دستگاه می باشد.

– رشد لایه نسبتاً بالای عملیات لایه نشانی است که می تواند در حد لایه نشانی جریان مستقیم باشد. (با تغییر چرخه ی کاری)

– رنج وسیع تغییر فرکانس و زمان کاری و ایجاد خواص مختلف در لایه ها با تنظیم شرایط مختلف .

– سهولت فرآیند و کار با سیستم پالسی وامکان اتوماسیون فرآیند.

– عدم نیاز به تطابق امپدانس و سعی و خطا جهت ایجاد پلاسما و امکان اتوماسیون فرآیند .

 – امکان تنظیم میزان پالس دو قطبی وایجاد شرایط مطلوب .

– ارزانی و  سبکی سیستم .

روش های مختلف سیستم پالسی عبارتند از:

PMS -HPMS -HIPMS

و روش اختصاصی و اختراعی شرکت نانو فناوری لایه نشان سطح  LP RPMS

مشخصات منحصر به فرد سیستم :

–استقلال شکل موج از شرایط ترمودینامیکی و هندسی محفظه

–اعمال شکل موج پالس مربعی بدون اعوجاع روی کاتد بصورت عملیاتی

–ایجاد پروسس پالسی با توان پایین با تغییر سطح ولتاژ نامتقارن  (در حالت دو قطبی)

–ایجاد پروسس پالسی با توان پایین با جریان استثنایی 5 تا 100 میلی آمپر (قابل سفارش جهت جریانهای بالاتر)

–امکان برنامه ریزی وتغییر پارامترهای پروسس در حین لایه نشانی بر اساس :

جریان, ولتاژ ,توان , امپدانس ,فرکانس و چرخه کاری

دستگاه  اسپاترینگ مستقیم و پالسی مگنتروني با توان پايين از تكنيك كندوپاش مگنتروني استفاده مي­كند . تغييرات اساسي اين سيستم استفاده از منبع قدرت پالسي كم توان با سازوكار كنترلي قابل برنامه ریزی مي­باشد.اين سازوكار منجر به كنترل و اعمال دقيق پارامترهاي پالس به كاتد شده و امکان کنترل پروسس لایه نشانی را افزایش میدهد به همین جهت پلاسما تحت تاثیر خواص  ترمودینامیکی محفظه ، میدان الکتریکی ، میدان مغناطیسی ، وضعیت گذرای تشکیل پلاسما و بر هم کنش عوامل فوق  قرار نمی­گیرد.همچنين امکان لایه نشانی تکرار پذیر و یکنواخت را برای لایه نشانی های بسیار دقیق (زیر۲۰ نانومتر) کاملا امکان پذیر می­سازد.دستگاه  اسپاترینگ مستقیم و پالسی مگنترون از کاتدی با میدان نامتوازن با قطر ۲ اینچ استفاده می‌کند، که در نتیجه با استفاده از ولتاژهای کم، کارایی فرآیند را افزایش می‌دهد و از طرفی بدون نیاز به خنک‌ کاری تارگت یا پایه نمونه، شرایط رشد لایه در حد نانومتر را امکان پذیر می­سازد.کندوپاش کم­ توان مگنترون مستقیم و پالسی جهت ارتقاء کیفیت، تمیزی لایه ها، جلوگیری از جرقه و دستیابی به جریان پایین در روش پالسی با کنترل کامل پالس می باشد.

دستگاه لایه نشان کم توان مگنترون مستقیم و پالسی حقیقی دو قطبی با قابلیت تنظیم فرکانس و چرخه کاری

Bipolar low power real pulsed magnetron sputter coater

یکی از روش­هایی که سطح لایه نشانی را از رسوب ناخالصی­ ها در امان نگه می ­دارد روش ولتاژ نامتقارن دو قطبی پالسی است. بدین صورت که درنیم سیکل اول آند سیستم و یا نگهدارنده ی زیرلایه نسبت به کاتد دارای اختلاف پتانسیل Vs می باشد. در این نیم سیکل علاوه بر لایه نشانی از ماده تارگت نا خالصی های ناشی از عوامل مختلف (از جمله گاز داخل محفظه، ناخالصی های ناشی از مواد بکار برده شده جهت عایق بندی خلاء، ناخالصی های سطح تارگت، هیدروکربن های ناشی از بکار بردن پمپ خلاء و…) نیز روی سطح زیرلایه می نشیند. درنیم سیکل دوم به علت جابجایی الکتریکی آند و کاتد زیرلایه دارای پتانسیل منفی با ولتاژ کم  Vd شده و همین امر باعث کنده شدن ذرات ناخالصی که دارای انرژی بستگی کمتری هستند میگردد و در حقیقت عملیات دشارژ سطح تارگت و همچنین تمیز کاری زیرآیند در این سیکل انجام می پذیرد. لازم بذکر است این خاصیت تا حد بسیار زیادی نیاز به خلاء بالا و استفاده از پمپ های گران قیمت را مرتفع ساخته و دقتی مطلوب ارائه می کند.

اکنون پوشش های اکسید با کیفیت بالا با استفاده از فرایند  lp-rpms  با نرخ های نزدیک به آنچه که برای پوشش های فلزی حاصل می شوند، امکان پذیر است.

This post is also available in: English