Uobičajeni problem
-
U stvarnoj proizvodnji, mnogi krajnji-korisnici susreću se s tipičnim problemom:
* Često stvaranje luka tijekom raspršivanja
* Povećana veličina čestica u filmu
* Nestabilna brzina stvaranja filma
* Niska ciljna iskorištenost
* Abnormalno pucanje na ciljnoj površini
* Loša konzistencija filma -
Prva reakcija mnogih kupaca je podešavanje parametara opreme, ali stvarnost je:
Preko 60% abnormalnih problema s prskanjem ne potječe iz opreme, već iz same mete za prskanje.
To posebno vrijedi za cirkonijeve mete, čija ih reaktivna metalna svojstva čine iznimno osjetljivima na čistoću, mikrostrukturu i proizvodne procese.
Ovaj će članak analizirati nekoliko ključnih čimbenika koji utječu na stabilnost prskanja cirkonijevih meta iz perspektive inženjerstva materijala.
-
Čistoća nije samo "igra brojeva".
Uobičajene cirkonijeve mete za prskanje na tržištu imaju sljedeće čistoće:
* Zr 99,5%
* Zr 99,9%
* Zr 99,95%
* Zr 99,99%
Mnogi zaposlenici u nabavi vjeruju:
"Što je veća čistoća, to bolje."
Ali to nije slučaj.
Ono što doista utječe na stabilnost raspršivanja nije samo ukupna čistoća, već i mogućnost kontrole ključnih elemenata nečistoća kao što su:
* Kisik (O)
* Dušik (N)
* Ugljik (C)
* Željezo (Fe)
* Hafnij (Hf)
i druge kritične elemente nečistoće.
II. Sadržaj kisika je ključni faktor koji utječe na stabilnost cirkonijeve mete
Cirkonij je vrlo reaktivan metal i iznimno je osjetljiv na kisik.
Ako je sadržaj kisika u meti od cirkonija previsok, to će dovesti do:
* Formiranje lokaliziranih izolacijskih faza
* Akumulacija ciljnog površinskog naboja
* Pojačani abnormalni iscjedak
* Povećana frekvencija luka
Na kraju se manifestira kao:
* Povećani broj čestica filma
* Smanjeni prinos
* Povećana kontaminacija karijesa
Ovaj problem je posebno izražen u procesima DC magnetron raspršivanja.
Stoga, za-visoke aplikacije tankog filma:
* Sadržaj kisika obično treba kontrolirati ispod 1000 ppm
* Neke visoko-aplikacije čak zahtijevaju ispod 300 ppm
Ovo je i razlog zašto:
Cirkonijeve mete s istom nominalnom čistoćom od 99,9% mogu imati znatno različite stvarne vijekove trajanja i stabilnost raspršivanja.
II. Zrnasta struktura određuje ujednačenost filma
Mnogi se kupci fokusiraju samo na kemijski sastav, ali zanemaruju mikrostrukturu.
U stvarnosti:
Veličina zrna i jednolikost mikrostrukture izravno utječu na raspodjelu brzine prskanja.
Ako su zrna gruba ili imaju značajnu teksturu:
To će dovesti do:
* Nedosljedne stope prskanja u određenim područjima
* Neravnomjerna erozija cilja
* Nenormalno trošenje u područjima magnetskog polja
* Pogoršana ujednačenost debljine filma
Taj je učinak još izraženiji za velike-rotirajuće mete.
IV. Zašto su mete od cirkonija visoke-gustoće stabilnije?
Unutarnja poroznost u ciljnom materijalu je izvor mnogih anomalija.
Cirkonijeve mete niske-gustoće obično pokazuju:
* Mikroporoznost
* Zaostali plin
* Lokalno nakupljanje topline
Pod visokim-uvjetima napajanja:
Ova područja su sklona razvoju:
* Mikro-pražnjenje
* Toplinsko pucanje
* Lokalizirano pucanje
Stoga vrhunske-cirkonijeve mete obično koriste:
* Zaustavljanje vakuuma (VAR)
* Vrući postupak kovanja
* HIP (vruće izostatičko prešanje)
za poboljšanje gustoće materijala.
Visoko{0}}kvalitetne cirkonijeve mete u industriji:
Obično zahtijevaju:
* Relativna gustoća Veća ili jednaka 99% teorijske gustoće
U protivnom, čak i ako je raspršivanje u početku uspješno, problemi sa stabilnošću vjerojatno će se pojaviti kasnije.
V. Proces lijepljenja često se podcjenjuje
Mnogi se kupci usredotočuju na ciljno tijelo, ali zanemaruju spajanje stražnje ploče.
U stvarnosti:
Neuspjeh mete često nije "materijalni problem", već "problem upravljanja toplinom".
Ako vezni sloj ima:
* Praznine
* Lokalna delaminacija
* Nejednaka toplinska vodljivost
To će dovesti do:
* Lokalizirani porast temperature na ciljnoj površini
* Koncentracija toplinskog naprezanja
Povećan rizik od pucanja
Uobičajene metode lijepljenja uključuju:
Karakteristike procesa
Vezanje indija: dobra toplinska vodljivost, pogodno za-procese pri niskim temperaturama
Lijepljenje elastomera: jaka sposobnost prigušivanja naprezanja
Difuzijsko lijepljenje: visoka čvrstoća veze, pogodno za-aplikacije velike snage
Različita oprema i uvjeti napajanja imaju potpuno različite zahtjeve za sheme povezivanja.
Zaključak
Za PVD procese:
Cirkonijeve mete za prskanje nisu samo "potrošni materijal".
Oni su u suštini:
osnovni materijali koji utječu na kvalitetu filma, stabilnost opreme i proizvodni učinak.
Uistinu stabilne cirkonijeve mete za raspršivanje oslanjaju se na:
* Kontrola čistoće materijala
* Dizajn mikrostrukture
* Proces zgušnjavanja
* Mogućnosti upravljanja toplinom
* Kompletan sustav kvalitete
Za krajnje-korisnike:
Prilikom kupnje meta za raspršivanje od cirkonija, cijena ne bi trebala biti jedini faktor u razmatranju.
Više se usredotočite na:
Može li meta za raspršivanje dugoročno stabilno podržavati vaš procesni prozor.
Kineski-proizvođač prilagođenih meta za raspršivanje na jednom mjestu
Naši proizvodi imaju niži sadržaj kisika, veću čistoću, ujednačeniju mikrostrukturu, veće rotirajuće mete i veće stope iskorištenja.
Nude stabilnu kontrolu nad: procesom taljenja, mikrostrukturom, procesom vezivanja i razinama nečistoća ultra{0}}visoke čistoće.