Häufiges Problem
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In der tatsächlichen Produktion stoßen viele Endbenutzer-auf ein typisches Problem:
* Häufige Lichtbogenbildung beim Sputtern
* Erhöhte Partikelgröße im Film
* Instabile Filmbildungsrate
* Geringe Zielauslastung
* Ungewöhnliche Risse auf der Zieloberfläche
* Schlechte Filmkonsistenz -
Die erste Reaktion vieler Kunden besteht darin, Geräteparameter anzupassen, aber die Realität sieht so aus:
Über 60 % der abnormalen Sputterprobleme haben ihren Ursprung nicht in der Ausrüstung, sondern im Sputtertarget selbst.
Dies gilt insbesondere für Zirkonium-Targets, deren reaktive metallische Eigenschaften sie äußerst empfindlich gegenüber Reinheit, Mikrostruktur und Herstellungsprozessen machen.
In diesem Artikel werden mehrere Kernfaktoren analysiert, die die Sputterstabilität von Zirkoniumtargets aus werkstofftechnischer Sicht beeinflussen.
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Reinheit ist nicht nur ein „Zahlenspiel“.
Gängige Zirkonium-Sputtertargets auf dem Markt haben die folgenden Reinheiten:
* Zr 99,5 %
* Zr 99,9 %
* Zr 99,95 %
* Zr 99,99 %
Viele Einkaufsmitarbeiter glauben:
„Je höher die Reinheit, desto besser.“
Dies ist jedoch nicht der Fall.
Was die Sputterstabilität wirklich beeinflusst, ist nicht nur die Gesamtreinheit, sondern auch die Fähigkeit, wichtige Verunreinigungselemente zu kontrollieren, wie zum Beispiel:
* Sauerstoff (O)
* Stickstoff (N)
* Kohlenstoff (C)
* Eisen (Fe)
* Hafnium (Hf)
und andere kritische Verunreinigungselemente.
II. Der Sauerstoffgehalt ist ein Schlüsselfaktor für die Stabilität des Zirkonium-Targets
Zirkonium ist ein hochreaktives Metall und äußerst empfindlich gegenüber Sauerstoff.
Wenn der Sauerstoffgehalt in einem Zirkonium-Target zu hoch ist, führt dies zu Folgendem:
* Bildung lokalisierter Isolierphasen
* Akkumulation der Zieloberflächenladung
* Erhöhter abnormaler Ausfluss
* Erhöhte Lichtbogenfrequenz
Letztlich manifestiert als:
* Erhöhte Filmpartikelanzahl
* Verringerter Ertrag
* Erhöhte Hohlraumkontamination
Besonders ausgeprägt ist dieses Problem bei DC-Magnetron-Sputterverfahren.
Daher gilt für High-End-Dünnschichtanwendungen:
* Der Sauerstoffgehalt muss normalerweise unter 1000 ppm kontrolliert werden
* Einige High-End-Anwendungen erfordern sogar weniger als 300 ppm
Auch deshalb:
Zirkoniumtargets mit der gleichen nominellen Reinheit von 99,9 % können sehr unterschiedliche tatsächliche Lebensdauern und Sputterstabilitäten aufweisen.
II. Die Kornstruktur bestimmt die Gleichmäßigkeit des Films
Viele Kunden konzentrieren sich nur auf die chemische Zusammensetzung, vernachlässigen jedoch die Mikrostruktur.
In Wirklichkeit:
Die Korngröße und die Gleichmäßigkeit der Mikrostruktur wirken sich direkt auf die Sputterratenverteilung aus.
Wenn die Körner grob sind oder eine ausgeprägte Textur aufweisen:
Dies führt zu:
* Inkonsistente Sputterraten in bestimmten Bereichen
* Ungleichmäßige Zielerosion
* Abnormaler Verschleiß in Magnetfeldbereichen
* Verschlechterung der Gleichmäßigkeit der Filmdicke
Dieser Effekt ist bei großen rotierenden Zielen sogar noch ausgeprägter.
IV. Warum sind hoch-Zirkonium-Targets stabiler?
Die innere Porosität im Zielmaterial ist eine Ursache für viele Anomalien.
Zirkoniumtargets mit niedriger -Dichte weisen typischerweise Folgendes auf:
* Mikroporosität
* Restgas
* Lokaler Wärmestau
Unter Hochleistungsbedingungen:
Diese Bereiche sind anfällig für die Entwicklung:
* Mikro-Entladung
* Thermisches Cracken
* Lokale Abplatzungen
Daher verwenden hochwertige -Zirkonium-Targets typischerweise Folgendes:
* Vakuumarretierung (VAR)
* Warmschmiedeprozess
* HIP (Heißisostatisches Pressen)
um die Materialdichte zu verbessern.
Hochwertige -Zirkonium-Targets in der Branche:
In der Regel ist Folgendes erforderlich:
* Relative Dichte Größer oder gleich 99 % der theoretischen Dichte
Andernfalls ist es wahrscheinlich, dass später Stabilitätsprobleme auftreten, selbst wenn das Sputtern zunächst erfolgreich ist.
V. Der Bindungsprozess wird oft unterschätzt
Viele Kunden konzentrieren sich auf den Zielkörper, vernachlässigen jedoch die Verklebung der Rückseitenfolie.
In Wirklichkeit:
Beim Versagen eines Targets handelt es sich häufig nicht um ein „Materialproblem“, sondern um ein „Problem des Wärmemanagements“.
Wenn die Verbindungsschicht Folgendes aufweist:
* Leere
* Lokale Delaminierung
* Ungleichmäßige Wärmeleitfähigkeit
Dies führt zu:
* Lokaler Temperaturanstieg auf der Zieloberfläche
* Thermische Spannungskonzentration
Erhöhte Rissgefahr
Zu den gängigen Verbindungsmethoden gehören:
Prozessmerkmale
Indium-Bonding: Gute Wärmeleitfähigkeit, geeignet für Prozesse bei niedrigen Temperaturen
Elastomerbindung: Starke Spannungspufferkapazität
Diffusionsbindung: Hohe Haftfestigkeit, geeignet für Hochleistungsanwendungen
Unterschiedliche Geräte- und Strombedingungen stellen völlig unterschiedliche Anforderungen an Verbindungssysteme.
Abschluss
Für PVD-Prozesse:
Zirkonium-Sputtertargets sind nicht nur „Verbrauchsmaterialien“.
Sie sind im Wesentlichen:
Kernmaterialien, die sich auf die Filmqualität, die Stabilität der Ausrüstung und die Produktionsausbeute auswirken.
Wirklich stabile Zirkonium-Sputtertargets basieren auf:
* Kontrolle der Materialreinheit
* Mikrostrukturdesign
* Verdichtungsprozess
* Wärmemanagementfunktionen
* Ein vollständiges Qualitätssystem
Für Endbenutzer-:
Beim Kauf von Zirkonium-Sputtertargets sollte der Preis nicht das einzige Kriterium sein.
Konzentrieren Sie sich mehr auf:
Ob das Sputtertarget Ihr Prozessfenster langfristig stabil unterstützen kann.
Chinas One-Stop-Hersteller von maßgeschneiderten Sputtertargets
Unsere Produkte zeichnen sich durch einen geringeren Sauerstoffgehalt, eine höhere Reinheit, eine gleichmäßigere Mikrostruktur, größere rotierende Targets und höhere Ausnutzungsraten aus.
Sie bieten eine stabile Kontrolle über den Schmelzprozess, die Mikrostruktur, den Bindungsprozess und den Verunreinigungsgrad mit ultrahoher Reinheit.