Problema Comú
-
En la producció real, molts usuaris-finals es troben amb un problema típic:
* Formació d'arc freqüent durant la pulverització
* Augment de la mida de les partícules a la pel·lícula
* Taxa de formació de pel·lícula inestable
* Baixa utilització de l'objectiu
* Esquerdes anormals a la superfície objectiu
* Poca consistència de la pel·lícula -
La primera reacció de molts clients és ajustar els paràmetres de l'equip, però la realitat és:
Més del 60% dels problemes anormals de catòfora no s'originen en l'equip, sinó en el propi objectiu.
Això és especialment cert per als objectius de zirconi, les propietats metàl·liques reactives dels quals els fan extremadament sensibles a la puresa, la microestructura i els processos de fabricació.
En aquest article s'analitzaran diversos factors bàsics que afecten l'estabilitat de la polverització dels objectius de zirconi des d'una perspectiva d'enginyeria de materials.
-
La puresa no és només un "joc de números".
Els objectius comuns de pulverització de zirconi al mercat tenen les pureses següents:
* Zr 99,5%
* Zr 99,9%
* 99,95 Zr
* Zr 99,99%
Molts professionals de compres creuen:
"Com més gran sigui la puresa, millor".
Però aquest no és el cas.
El que realment afecta l'estabilitat de la pulverització no és només la puresa total, sinó també la capacitat de controlar els elements clau d'impureses com ara:
* Oxigen (O)
* Nitrogen (N)
* Carboni (C)
* Ferro (Fe)
* Hafni (Hf)
i altres elements crítics d'impureses.
II. El contingut d'oxigen és un factor clau que afecta l'estabilitat de l'objectiu del zirconi
El zirconi és un metall altament reactiu i és extremadament sensible a l'oxigen.
Si el contingut d'oxigen en un objectiu de zirconi és massa alt, es produirà:
* Formació de fases aïllants localitzades
* Acumulació de càrrega superficial objectiu
* Augment de la descàrrega anormal
* Augment de la freqüència de l'arc
Finalment es manifesta com:
* Augment del recompte de partícules de pel·lícula
* Disminució del rendiment
* Augment de la contaminació de la cavitat
Aquest problema és particularment pronunciat en els processos de pulverització de magnetrón DC.
Per tant, per a aplicacions de-alta pel·lícula fina:
* El contingut d'oxigen normalment s'ha de controlar per sota de 1000 ppm
* Algunes aplicacions-de gamma alta fins i tot requereixen menys de 300 ppm
També és per això:
Els objectius de zirconi amb la mateixa puresa nominal del 99,9% poden tenir una vida útil real i una estabilitat de pulverització molt diferents.
II. L'estructura del gra determina la uniformitat de la pel·lícula
Molts clients se centren només en la composició química però descuiden la microestructura.
En realitat:
La mida del gra i la uniformitat de la microestructura afecten directament la distribució de la velocitat de pulverització.
Si els grans són gruixuts o tenen una textura significativa:
Això conduirà a:
* Taxes de pulverització incoherents en determinades zones
* Erosió desigual de l'objectiu
* Desgast anormal en regions de camp magnètic
* Uniformitat de gruix de pel·lícula deteriorada
Aquest efecte és encara més pronunciat per a objectius rotatius de gran-mida.
IV. Per què els objectius de zirconi d'alta densitat-són més estables?
La porositat interna del material objectiu és una font de moltes anomalies.
Els objectius de zirconi de baixa-densitat solen mostrar:
* Microporositat
* Gas residual
* Acumulació de calor localitzada
En condicions d'alta-potència:
Aquestes àrees són propenses a desenvolupar-se:
* Micro-descàrrega
* Cracking tèrmic
* Esquinçament localitzat
Per tant, els objectius de zirconi{0}}de gamma alta solen emprar:
* Detenció al buit (VAR)
* Procés de forja en calent
* HIP (premsament isostàtic en calent)
per millorar la densitat del material.
Objectius de-zirconi d'alta qualitat al sector:
Normalment requereixen:
* Densitat relativa Major o igual al 99% de densitat teòrica
En cas contrari, fins i tot si la polverització té èxit inicialment, és probable que els problemes d'estabilitat sorgeixin més tard.
V. Sovint es subestima el procés de vinculació
Molts clients se centren en el cos objectiu, però descuiden la connexió de la fulla posterior.
En realitat:
La fallada de l'objectiu sovint no és un "problema material", sinó un "problema de gestió tèrmica".
Si la capa d'unió té:
* Buits
* Delaminació local
* Conductivitat tèrmica desigual
Això conduirà a:
* Augment de temperatura localitzat a la superfície objectiu
* Concentració d'estrès tèrmic
Augment del risc d'esquerdes
Els mètodes d'enllaç comuns inclouen:
Característiques del procés
Enllaç d'indi: bona conductivitat tèrmica, adequada per a processos a baixa-temperatura
Unió d'elastòmers: forta capacitat d'amortiment d'estrès
Unió de difusió: força d'unió elevada, adequada per a aplicacions d'alta-potència
Els diferents equips i condicions de potència tenen requisits completament diferents per als esquemes d'enllaç.
Conclusió
Per a processos PVD:
Els objectius de pulverització de zirconi no són només "consumibles".
Són bàsicament:
materials bàsics que afecten la qualitat de la pel·lícula, l'estabilitat de l'equip i el rendiment de producció.
Els objectius de pulverització de zirconi realment estables es basen en:
* Control de puresa del material
* Disseny de microestructura
* Procés de densificació
* Capacitats de gestió tèrmica
* Un sistema de qualitat complet
Per als-usuaris finals:
A l'hora d'adquirir objectius de polverització de zirconi, el preu no hauria de ser l'única consideració.
Centra't més en:
Si l'objectiu de pulverització pot suportar de manera estable la vostra finestra de procés a llarg termini.
El fabricant únic de-de la Xina d'objectius de pulverització personalitzats
Els nostres productes presenten un contingut d'oxigen més baix, una puresa més alta, una microestructura més uniforme, objectius rotatius més grans i taxes d'utilització més altes.
Ofereixen un control estable sobre: procés de fosa, microestructura, procés d'unió i nivells d'impureses de puresa ultra-elevats.