Технический анализ VPI: почему мишеням для распыления нужны подложки?

В процессе использования высоковакуумных магнетронных приборов для нанесения покрытий распылением VPI мишени распыления являются важнейшими компонентами для получения высококачественных тонких пленок. Однако для обеспечения стабильности и эффективности процесса распыления мишени обычно должны быть оснащены подложками. Итак, зачем мишеням нужны подложки? Какую роль играют подложки в процессе распыления? Инженер Ли из VPI даст краткое техническое объяснение.

Основные функции опорных пластин

1. Улучшение теплопередачи для предотвращения перегрева мишени

В процессе распыления высокоэнергетические ионы непрерывно бомбардируют поверхность мишени, выделяя большое количество тепла. Если это тепло не рассеивается быстро, мишень перегревается, что может привести к растрескиванию или даже поломке. Одной из основных функций подложки является улучшение теплопроводности между мишенью и катодом, быстрый отвод тепла и поддержание температурной стабильности мишени.

2. Обеспечение безопасности цели для продления срока ее службы

Подложка обеспечивает механическую поддержку; даже если мишень трескается из-за термического напряжения, подложка все равно может удерживать мишень на месте, обеспечивая непрерывность процесса распыления. Это не только продлевает срок службы мишени, но и повышает эффективность производства.

Выбор материалов опорной плиты

Выбор подходящего материала подложки требует учета множества факторов, включая теплопроводность, механическую прочность и соответствие коэффициента теплового расширения целевому материалу. Распространенные материалы подложки включают:

• Бескислородная медь : отличная теплопроводность, может использоваться многократно, подходит для большинства металлических мишеней.

• Нержавеющая сталь : высокая механическая прочность и коррозионная стойкость, подходит для применений, требующих прочной опоры.

• Молибден : подходит для высокотемпературных условий или целей, коэффициенты теплового расширения которых не совпадают с коэффициентами термического расширения керамики.

• Вольфрам и графит : используются реже, но являются приемлемым выбором при определенных условиях.

Методы приклеивания мишеней к опорным пластинам

1. Диффузионная сварка

Прижимая мишень и опорную пластину вместе под воздействием высокой температуры и высокого давления, атомы обоих материалов диффундируют друг в друга, образуя прочную связь. Этот метод позволяет достичь области связи, близкой к 100%, что подходит для приложений, требующих высокой теплопроводности и надежности.

2. Склеивание пайкой

Использует припой (например, индий) для соединения мишени и подложки. Индий обладает хорошей теплопроводностью и гибкостью, компенсируя тепловое расширение мишени. Однако индий имеет низкую температуру плавления (156,6°C) и не подходит для высокотемпературных применений.

3. Склеивание эластомеров

Подходит для хрупких и тугоплавких мишеней, таких как оксид алюминия и кремний. Эластомеры выдерживают рабочие температуры до 250°C и обладают сверхвысокой вакуумной совместимостью, что делает их подходящими для чувствительных к температуре и низкоплотных мишеней.

4. Другие методы склеивания

   • Электронно-лучевая сварка : использует высокоэнергетический электронный луч в вакуумной среде для достижения локальной сварки.

   • Плазменно-дуговая сварка : использует высокие температуры, создаваемые дугой, для сплавления материалов.

   • Сварка трением с перемешиванием : обеспечивает соединение материалов в твердом состоянии путем генерации тепла посредством механического трения.

Решающая роль опорных пластин в распыляемых мишенях

Подложки играют решающую роль в распылении мишеней. Правильный выбор материалов подложки и соответствующих методов соединения может не только улучшить стабильность и эффективность процесса распыления, но и продлить срок службы мишени и снизить производственные затраты. Как инженеры VPI, мы стремимся предоставлять нашим клиентам решения для распыления высочайшего качества. Если у вас есть какие-либо вопросы или потребности относительно применения подложки в мишенях, пожалуйста, свяжитесь с нами в любое время.