Powszechny problem
-
W rzeczywistej produkcji wielu-użytkowników końcowych napotyka typowy problem:
* Częste wyładowania łukowe podczas rozpylania
* Zwiększony rozmiar cząstek w filmie
* Niestabilna szybkość tworzenia filmu
* Niskie wykorzystanie celu
* Nienormalne pęknięcia na docelowej powierzchni
* Słaba konsystencja filmu -
Pierwszą reakcją wielu klientów jest dostosowanie parametrów sprzętu, jednak rzeczywistość jest taka:
Ponad 60% nieprawidłowych problemów z rozpylaniem ma swoje źródło nie w sprzęcie, ale w samej tarczy rozpylającej.
Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku tarcz cyrkonowych, których reaktywne właściwości metaliczne czynią je niezwykle wrażliwymi na czystość, mikrostrukturę i procesy produkcyjne.
W tym artykule przeanalizuje się kilka podstawowych czynników wpływających na stabilność rozpylania tarcz cyrkonowych z punktu widzenia inżynierii materiałowej.
-
Czystość to nie tylko „gra liczbowa”.
Powszechnie dostępne na rynku tarcze do napylania cyrkonu mają następującą czystość:
* Zr 99,5%
* Zr 99,9%
* Zr 99,95%
* Zr 99,99%
Wielu pracowników działu zakupów uważa, że:
„Im wyższa czystość, tym lepiej”.
Ale tak nie jest.
To, co naprawdę wpływa na stabilność rozpylania, to nie tylko całkowita czystość, ale także możliwość kontrolowania kluczowych elementów zanieczyszczeń, takich jak:
* Tlen (O)
* Azot (N)
* Węgiel (C)
* Żelazo (Fe)
* Hafn (Hf)
i inne krytyczne elementy zanieczyszczeń.
II. Zawartość tlenu jest kluczowym czynnikiem wpływającym na stabilność tarczy cyrkonowej
Cyrkon jest metalem wysoce reaktywnym i niezwykle wrażliwym na tlen.
Jeśli zawartość tlenu w tarczy cyrkonowej jest zbyt wysoka, doprowadzi to do:
* Tworzenie się zlokalizowanych faz izolacyjnych
* Docelowa akumulacja ładunku powierzchniowego
* Zwiększone nieprawidłowe wydzielanie
* Zwiększona częstotliwość łuku
Ostatecznie objawia się jako:
* Zwiększona liczba cząstek filmu
* Zmniejszona wydajność
* Zwiększone zanieczyszczenie jamy
Problem ten jest szczególnie wyraźny w procesach rozpylania magnetronowego DC.
Dlatego w przypadku-wysokiej klasy zastosowań cienkowarstwowych:
* Zawartość tlenu zazwyczaj musi być kontrolowana poniżej 1000 ppm
* Niektóre-zaawansowane aplikacje wymagają nawet poniżej 300 str./min
Oto dlaczego:
Cele cyrkonowe o tej samej czystości nominalnej wynoszącej 99,9% mogą mieć znacznie różną rzeczywistą trwałość i stabilność rozpylania.
II. Struktura ziarna decyduje o jednorodności filmu
Wielu klientów skupia się wyłącznie na składzie chemicznym, zaniedbując mikrostrukturę.
W rzeczywistości:
Rozmiar ziarna i jednorodność mikrostruktury bezpośrednio wpływają na rozkład szybkości rozpylania.
Jeśli ziarna są grube lub mają znaczną teksturę:
Doprowadzi to do:
* Niespójne współczynniki rozpylania w niektórych obszarach
* Nierówna erozja celu
* Nieprawidłowe zużycie w obszarach pola magnetycznego
* Pogorszona równomierność grubości powłoki
Efekt ten jest jeszcze wyraźniejszy w przypadku-obracających się celów o dużych rozmiarach.
IV. Dlaczego cele cyrkonowe-o dużej gęstości są bardziej stabilne?
Porowatość wewnętrzna materiału docelowego jest źródłem wielu anomalii.
Cele cyrkonowe o małej-gęstości zwykle wykazują:
* Mikroporowatość
* Pozostałości gazu
* Miejscowe gromadzenie się ciepła
W warunkach-dużego zasilania:
Obszary te są podatne na rozwój:
* Mikro-wyładowania
* Pękanie termiczne
* Miejscowe odpryski
Dlatego w celach-z wysokiej klasy cyrkonu zazwyczaj stosuje się:
* Zatrzymanie próżniowe (VAR)
* Proces kucia na gorąco
* HIP (prasowanie izostatyczne na gorąco)
w celu poprawy gęstości materiału.
Wysokiej jakości tarcze cyrkonowe-w branży:
Zazwyczaj wymagają:
* Gęstość względna Większa lub równa 99% gęstości teoretycznej
W przeciwnym razie, nawet jeśli początkowo rozpylanie zakończy się sukcesem, później prawdopodobnie pojawią się problemy ze stabilnością.
V. Proces łączenia jest często niedoceniany
Wielu klientów skupia się na docelowym korpusie, ale zaniedbuje klejenie tylnej warstwy.
W rzeczywistości:
Uszkodzenie obiektu docelowego często nie jest „problemem materialnym”, ale „problemem zarządzania temperaturą”.
Jeżeli warstwa wiążąca posiada:
* Pustki
* Lokalne rozwarstwienie
* Nierówna przewodność cieplna
Doprowadzi to do:
* Miejscowy wzrost temperatury na powierzchni docelowej
* Stężenie naprężeń termicznych
Zwiększone ryzyko pęknięć
Typowe metody łączenia obejmują:
Charakterystyka procesu
Wiązanie indu: dobra przewodność cieplna, odpowiednia do procesów-w niskich temperaturach
Klejenie elastomeru: Silna zdolność buforowania naprężeń
Klejenie dyfuzyjne: wysoka siła wiązania, odpowiednia do zastosowań o dużej-mocy
Różne urządzenia i warunki zasilania mają zupełnie inne wymagania dotyczące schematów łączenia.
Wniosek
Dla procesów PVD:
Tarcze do napylania cyrkonu to nie tylko „materiały eksploatacyjne”.
Są to zasadniczo:
podstawowe materiały wpływające na jakość folii, stabilność sprzętu i wydajność produkcji.
Prawdziwie stabilne cele do napylania cyrkonu polegają na:
* Kontrola czystości materiału
* Projektowanie mikrostruktury
* Proces zagęszczania
* Możliwości zarządzania temperaturą
* Kompletny system jakości
Dla-użytkowników końcowych:
Przy zakupie tarcz do napylania cyrkonu cena nie powinna być jedynym czynnikiem branym pod uwagę.
Skup się bardziej na:
Czy cel rozpylania może stabilnie wspierać okno procesu w dłuższej perspektywie.
Jedyny w Chinach-kompleksowy producent niestandardowych celów do napylania
Nasze produkty charakteryzują się niższą zawartością tlenu, wyższą czystością, bardziej jednolitą mikrostrukturą, większymi tarczami obrotowymi i wyższymi wskaźnikami wykorzystania.
Zapewniają stabilną kontrolę nad: procesem wytapiania, mikrostrukturą, procesem wiązania i ultra-poziomem zanieczyszczeń o bardzo wysokiej czystości.