Technische Analyse von VPI: Warum benötigen Sputtertargets Trägerplatten?

Beim Einsatz der Hochvakuum-Magnetron-Sputterbeschichtungsgeräte von VPI sind Sputtertargets wesentliche Komponenten für die Herstellung hochwertiger Dünnschichten. Um die Stabilität und Effizienz des Sputterprozesses zu gewährleisten, müssen Targets jedoch in der Regel mit Trägerplatten ausgestattet werden. Warum benötigen Targets Trägerplatten? Welche Rolle spielen Trägerplatten beim Sputtern? Ingenieur Li von VPI gibt eine kurze technische Erklärung.

Hauptfunktionen von Trägerplatten

1. Verbesserte Wärmeübertragung zur Vermeidung einer Überhitzung des Ziels

Während des Sputterprozesses bombardieren hochenergetische Ionen kontinuierlich die Targetoberfläche und erzeugen dabei große Hitze. Wird diese Hitze nicht umgehend abgeführt, überhitzt das Target, was zu Rissen oder sogar Brüchen führen kann. Eine der Hauptfunktionen der Trägerplatte besteht darin, die Wärmeleitfähigkeit zwischen Target und Kathode zu verbessern, die Wärme schnell abzuleiten und die Temperaturstabilität des Targets zu gewährleisten.

2. Sicherung des Ziels zur Verlängerung seiner Lebensdauer

Die Trägerplatte bietet mechanischen Halt. Selbst wenn das Target aufgrund thermischer Belastung Risse bekommt, hält sie das Target an Ort und Stelle und gewährleistet so die Kontinuität des Sputterprozesses. Dies verlängert nicht nur die Lebensdauer des Targets, sondern verbessert auch die Produktionseffizienz.

Auswahl der Trägerplattenmaterialien

Bei der Auswahl des geeigneten Trägerplattenmaterials müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter Wärmeleitfähigkeit, mechanische Festigkeit und die Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten an das Zielmaterial. Gängige Trägerplattenmaterialien sind:

• Sauerstofffreies Kupfer : Hervorragende Wärmeleitfähigkeit, kann mehrfach wiederverwendet werden, geeignet für die meisten Metallziele.

• Edelstahl : Hohe mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, geeignet für Anwendungen, die eine starke Unterstützung erfordern.

• Molybdän : Geeignet für Hochtemperaturbedingungen oder Ziele, deren Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht mit denen von Keramik übereinstimmen.

• Wolfram und Graphit : Werden weniger häufig verwendet, sind unter bestimmten Bedingungen jedoch eine sinnvolle Wahl.

Methoden zum Verbinden von Zielen mit Trägerplatten

1. Diffusionsschweißen

Durch das Zusammenpressen von Target und Trägerplatte unter hoher Temperatur und hohem Druck diffundieren die Atome beider Materialien ineinander und bilden eine starke Verbindung. Mit diesem Verfahren wird eine Verbindungsfläche von nahezu 100 % erreicht, die sich für Anwendungen eignet, die hohe Wärmeleitfähigkeit und Zuverlässigkeit erfordern.

2. Lötverbindungen

Verwendet Lot (z. B. Indium) zur Verbindung von Target und Trägerplatte. Indium hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und Flexibilität und gleicht die Wärmeausdehnung des Targets aus. Indium hat jedoch einen niedrigen Schmelzpunkt (156,6 °C) und ist nicht für Hochtemperaturanwendungen geeignet.

3. Elastomerverklebung

Geeignet für spröde und hochschmelzende Targets wie Aluminiumoxid und Silizium. Elastomere halten Betriebstemperaturen bis zu 250 °C stand und sind ultrahochvakuumkompatibel. Daher eignen sie sich für temperaturempfindliche Targets mit geringer Dichte.

4. Andere Verbindungsmethoden

   • Elektronenstrahlschweißen : Verwendet einen hochenergetischen Elektronenstrahl in einer Vakuumumgebung, um lokales Schweißen zu erreichen.

   • Plasmalichtbogenschweißen : Nutzt die durch einen Lichtbogen erzeugten hohen Temperaturen zum Verschmelzen von Materialien.

   • Rührreibschweißen : Erzielt eine Materialverbindung im festen Zustand durch Wärmeerzeugung aufgrund mechanischer Reibung.

Die entscheidende Rolle von Trägerplatten in Sputtertargets

Trägerplatten spielen bei Sputtertargets eine entscheidende Rolle. Die richtige Auswahl der Trägerplattenmaterialien und geeigneter Verbindungsmethoden verbessert nicht nur die Stabilität und Effizienz des Sputterprozesses, sondern verlängert auch die Lebensdauer des Targets und senkt die Produktionskosten. Als Ingenieure bei VPI ist es unser Ziel, unseren Kunden Sputterlösungen höchster Qualität zu bieten. Bei Fragen oder Wünschen zur Anwendung von Trägerplatten in Targets können Sie uns jederzeit kontaktieren.