Качество PVD-покрытия зависит от контроля вакуумного давления

Представьте себе бесценный полупроводниковый чип, который стал бесполезным из-за дефектов покрытия, или шедевр искусства, уменьшенный несовершенной отделкой.За этими, казалось бы, случайными неудачами часто стоит один важный факторФизическая паровая депонировка (PVD), важнейшая современная технология производства, видит, что качество ее покрытия фундаментально связано с условиями вакуумного давления.

PVD включает в себя различные методы осаждения, включая испарение, распыливание и лазерную абляцию.Этот вакуум выполняет множество важных функций.:

• Устанавливает условия низкого давления, при которых частицы пара перемещаются дальше, чем расстояние от цели до субстрата, минимизируя столкновения, которые могут повлиять на однородность покрытия
• Удаляет атмосферные газы, которые могут реагировать с развивающимися пленками, изменяя состав и свойства

Типичные диапазоны давления вакуума значительно различаются в зависимости от техники и требований к применению:

• Процессы испаренияобычно работают при высоком вакууме (10−7-10−6 mbar)
• Методы распыливаниятребуют немного более высокого давления (10-3-10-2 mbar) для поддержания генерации плазмы
• Ультравысокий вакуумусловия (ближающиеся 10−8 mbar или ниже) становятся необходимыми для применений, требующих крайней чистоты

Одной из основных функций вакуумного давления является предотвращение загрязнения.резко изменяющие характеристики производительностиДаже следы загрязняющих веществ могут нарушить проводимость, оптические свойства, механическую прочность и коррозионную стойкость.

Вакуумное давление глубоко влияет на микроструктуру осажденных пленок, влияя на мобильность атомов и поведение нуклеации.

• Энергия и направленность отложенных атомов
• Средние расстояния свободной трассы
• Частота столкновения с молекулами фонового газа

Низкое давление способствует более плотным пленочным структурам с улучшенной адгезией и уменьшенной пористостью,при более высоком давлении обычно получают более открытые колонничные микроструктуры с потенциальными слабостями на границах зерна.

Жизненно важное значение контроля вакуумного давления проявляется во всех отраслях промышленности:

• Производство полупроводников:Уменьшение давления основания с 10−5 до 10−7 мбар может уменьшить сопротивление медной пленки на 10-15%
• Твердые покрытия:Оптимальное частичное давление азота (2-4 × 10−4 mbar) дает покрытия TiN с твердостью более 2000 HV
• Оптические покрытия:Точное регулирование давления позволяет иметь однородность толщины ± 1% для телекоммуникационных и дисплейных приложений

Несмотря на технологический прогресс, проблемы оптимизации давления сохраняются для новых приложений:

• Покрытия большой площади требуют единообразного поддержания давления в обширных зонах обработки
• Системы покрытия партий должны принимать тепловое выделение газов от нагретых субстратов.
• Процесс низкой температуры требует изучения альтернативных диапазонов давления

Вакуумное давление остается основным параметром, регулирующим практически все аспекты качества ПВД-покрытия, начиная с первоначального контроля загрязнения и заканчивая разработкой микроструктуры.Поскольку технология PVD развивается для удовлетворения растущих потребностей в электронике, энергетики, медицины и передового производства, точный контроль давления будет только возрастать в важности.