인라인 스퍼터링 시스템의 특징

"인라인" PVD 스퍼터링 시스템은 기판이 박막 코팅을 얻기 위해 하나 이상의 스퍼터 음극 아래를 선형으로 통과하는 시스템입니다. 일반적으로 인쇄물은 이러한 움직임을 용이하게 하기 위해 캐리어 또는 팔레트에 로드되며 일부 소규모 시스템은 배치 실행당 하나의 팔레트만 처리합니다. 더 큰 시스템은 운송 서브시스템을 통과하는 계속적인 호송에서 팔레트를 하나씩 보내고 받는 엔드 스테이션 팔레트 핸들러를 사용하여 여러 팔레트를 처리할 수 있는 기능을 가질 수 있습니다.

가장 일반적이고 가장 덜 복잡한 구성은 위쪽에 음극이 있고 아래쪽에 기판이 스퍼터 다운 방향으로 수평으로 팔레트와 음극을 갖는 것입니다. 이 모드에서 중력은 일반적으로 기판을 팔레트에 고정하는 유일한 요소이며 팔레트를 운반 메커니즘에 고정하는 유일한 요소이기도 합니다. 이는 진공 챔버를 통해 측면 레일을 따라 움직이는 체인일 수 있습니다.

그 수평 배열은 스퍼터 업 방향을 위해 하단에 음극을, 상단에 기판을 사용하여 수행할 수도 있지만, 이것은 분명히 툴링을 다소 복잡하게 하고 이제는 기판이 떨어지지 않도록 제자리에 유지하는 기계적 수단이 필요합니다. 단면 코팅의 경우 이것은 매우 일반적인 구성은 아니지만 때로는 팔레트 위와 아래에 음극이 있는 양면 코팅을 위해 수행됩니다. 이 경우 팔레트에는 기판을 고정할 수 있는 적절한 개구부가 있어 바닥면이 하부 음극으로부터 스퍼터 업 코팅을 받는 동시에 상부면이 상부 음극으로부터 스퍼터 다운 코팅을 받을 수 있습니다.

그러나 수평은 미립자 측면에서 단점이 있습니다. 스퍼터 다운 모드에서 챔버 내부에서 생성된 입자는 기판에 쉽게 닿아 필름에 묻힐 수 있으며 이는 반드시 발생합니다. 증착 시스템은 기질이 아닌 다른 장소에 재료가 생겨 다소 자체 오염됩니다. 가장 큰 일상적인 유지 관리 문제는 물건을 깨끗하게 유지하는 것입니다. 스퍼터링 방향에서 이러한 입자는 기판에 닿지 않지만 타겟에 닿아 다시 스퍼터링될 수 있습니다. 종이 알루미늄 박막 진공 코팅기

따라서 더 나은 미립자 환경을 위해 측면 스퍼터링을 위한 수직 방향 옵션도 있습니다. 음극과 팔레트는 모두 수직이고 증착은 측면입니다. 도구 및 운송 시스템은 기판을 팔레트에 유지하고 팔레트를 해당 방향으로 처리하기 위해 훨씬 더 복잡해 지지만 입자는 음극이나 기판에 떨어질 가능성이 훨씬 적습니다.

이러한 구성 중 하나에서 다양한 유형의 음극을 모두 사용할 수 있으며, 일반적으로 평면형이든 삽입형이든 마그네트론이 가장 널리 사용됩니다. 그리고 전원은 RF, MFAC, DC 또는 펄스 DC와 같이 애플리케이션에 원하는 대로 사용할 수 있는 다양한 유형 중 하나일 수 있습니다. Sputter Etch, Heat 또는 Ion Sources와 같은 선택적 단계도 수용할 수 있으며, 금속/전도성 코팅, 유전체, 광학 코팅 또는 기타 스퍼터 응용 분야에 대해 전체 계측 및 제어 장치를 사용할 수 있습니다.

다른 유형을 사용하는 것이 가능하지만 이러한 시스템에서 대부분의 음극은 직사각형입니다. 일반적으로 직사각형 음극의 장축은 챔버를 가로지르고 단축은 팔레트 이동 방향을 따릅니다. 그리고 의도적으로 균일하지 않은 코팅을 위해 음극을 구성하는 것이 가능하지만 대다수의 사용자는 기판이 균일하게 코팅되기를 원합니다. 우리가 논의하고 있는 인라인 시스템에서 팔레트 이동 방향의 균일성은 음극 전원 및 챔버 압력/가스 혼합물의 안정성, 운송 속도의 안정성, 마지막으로 시작/정지에 따라 달라집니다. 증착 구역 앞과 뒤에 위치.

단일 팔레트의 경우 또는 팁에서 꼬리까지 연속 실행에 있는 첫 번째 및 마지막 팔레트의 경우 시작 위치(및 정지 위치)는 사전 작업 중에 계획되지 않은 침전이 발생하지 않도록 목표 바로 아래에서 충분히 멀리 떨어져 있어야 합니다. 스캔을 시작하기 전에 스퍼터 안정화 기간. 스캔 방향의 모든 시작, 중지 또는 반전은 실제 증착 영역 외부에서 이루어져야 하며 스캔은 증착 영역을 통해 안정적이고 중단되지 않아야 합니다. 스캔은 어느 방향으로든 단일 패스가 될 수도 있고 더 두꺼운 코팅을 만들기 위해 앞뒤가 될 수도 있습니다.

3개 및 4개 대상 시스템은 매우 일반적이며 필요에 따라 추가 소스를 수용하기 위해 챔버 길이를 늘릴 수 있습니다. 충분한 전원 공급 장치가 있으면 단일 패스에서 여러 대상을 동시에 사용할 수 있습니다. 음극에 다른 타겟 재료를 사용하면 단일 패스로 여러 층이 증착될 수 있으며, 이중 타겟을 사용하면 단일 패스에서 더 두꺼운 코팅을 얻을 수 있습니다.

팔레트 스캔 방향에 수직인 다른 축의 균일성은 특히 반응성 스퍼터링의 경우 가능한 가스 분배 문제를 포함하여 음극의 성능에 의해 결정됩니다. 마그네트론을 사용하면 자석의 배치와 강도가 목표 활용도와 고유한 균일성에 영향을 줄 수 있으며 일반적으로 이 두 가지 측면 사이에 균형이 있습니다. 타겟 길이의 중심을 따라 일반적으로 균일성과 활용도가 모두 매우 양호하지만 "경주 트랙" 침식 경로가 회전하는 끝에서 자석이 보상하도록 조정되지 않는 한 증착 속도와 결과 필름 두께가 떨어집니다. 그러나 그렇게 하면 침식 채널이 거기에서 더 깊어지고 표적 활용도가 감소합니다(가장 깊은 침식 지점이 백킹 플레이트를 통과하기 전에 스퍼터링될 수 있는 총 표적 질량의 백분율).

더 큰 다중 팔레트 시스템의 팁 투 테일 처리는 기판에 더 많은 것을 가져오고 실드 및 기타 챔버 부품을 덜 사용한다는 점에서 타겟 재료 활용에 매우 유리합니다. 단일 팔레트 시스템에서 리드 팔레트는 유일한 팔레트이며 증착 영역을 떠날 때 후행 가장자리(꼬리)가 완전히 나갈 때까지 계속 스캔해야 하며 대상은 계속 불타고 있습니다. , 이는 대상 재료의 일부를 효과적으로 낭비합니다.

팁 투 테일 접근 방식에서는 한 테일과 다음 팁 사이에 짧은 간격만 있고 재료는 다시 한 번 기질로 가득 찬 "라이브" 팔레트로 이동하며, 선두 팔레트가 증착 영역을 나갈 때 새 팔레트가 들어갑니다. 이 수치에 영향을 줄 수 있는 변수는 많지만, 일반적으로 팁에서 꼬리까지 접근 방식은 단일 팔레트보다 재료 사용 효율성이 거의 두 배나 더 높을 수 있습니다.

다재다능함의 극치에서 정교한 자동화 제어와 결합된 프로세스 섹션을 분리하기 위한 슬릿 밸브를 추가하면 다른 섹션을 동시에 다른 가스 환경(압력 및 가스 혼합물)에서 작동할 수 있습니다. 섹션 1에서 팔레트를 분리하는 동시에 별도의 격리된 섹션에서 다른 팔레트에서 다른 레이어를 반응적으로 스퍼터링합니다. 인라인 스퍼터 시스템은 광범위한 공정 요구 사항 및 기판 크기를 수용하도록 맞춤화할 수 있습니다.