AVANCES EN EL RECUBRIMIENTO DE SPUTTERING

- Jul 17, 2018 -

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AVANCES EN EL RECUBRIMIENTO DE SPUTTERING


El sputtering de Magnetron es un proceso de recubrimiento al vacío para depositar películas delgadas sobre vidrio. Desde su invención a finales de la década de 1960, los electrodos de pulverización catódica han sufrido una revolución en el desarrollo. Los avances tecnológicos más importantes son los magnetrones cilíndricos rotatorios y los objetivos de bombardeo cilíndrico giratorio avanzado. Estos dos desarrollos paralelos han permitido a los fabricantes aumentar el rendimiento del recubrimiento y reducir los costos, mientras se mantiene la calidad de la capa y la consistencia del espesor.


Sabemos que el sputtering giratorio de magnetrón es el proceso más económico y orientado a los resultados disponible en la actualidad debido a notables avances en I + D en tecnología, procesos e ingeniería. Las muchas deficiencias de las técnicas planas de pulverización de magnetrones se pueden superar mediante la adopción e implementación de tecnología cilíndrica rotativa. Hay tres ventajas significativas al adoptar el método rotativo de chisporroteo de magnetrón cilíndrico, que incluyen: inventario de material superior, un mayor grado de utilización y la posibilidad de triplicar la densidad de potencia, lo que resulta en velocidades de pulverización catódica mucho más rápidas o en acumulaciones más complejas.


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Objetivos de sputter rotativos

A medida que crece el interés del mercado en el recubrimiento por vacío mediante magnetrón sputtering, la fabricación objetivo se expande en consecuencia. La pulverización térmica es la tecnología preferida para fabricar objetivos de bombardeo iónico, ya que ofrece una amplia gama de capacidades para satisfacer estas complejas demandas de fabricación. Tres parámetros afectan directamente el costo total de propiedad:

Composición del material: los materiales dopados pueden producirse tanto en composiciones estequiométricas como no estequiométricas sin los límites de los diagramas de fases, lo que permite a los operadores desarrollar revestimientos específicos que no pueden fabricarse mediante tecnologías clásicas de proyección de blancos. No es necesario que la pulverización térmica tenga en cuenta posibles restricciones de solubilidad limitada con la pulverización térmica: cualquier mezcla de dos materiales puede procesarse simplemente mezclando las fracciones apropiadas entre sí antes de pulverizar.

Cobertura ampliada: casi todos los materiales se pueden pulverizar, desde metales con bajo punto de fusión hasta cerámicas con punto de fusión alto.

Flexibilidad objetivo: los objetivos de vida larga (con forma de hueso de perro) aumentan el grosor del material en ambos extremos. Como resultado, es posible utilizar material de alta calidad con la mayoría de los materiales y para diferentes longitudes de objetivo (hasta 152 pulgadas), y se producen fácilmente.

Composición de la película: películas delgadas típicas y apilamientos de recubrimiento, como SnO2, TiO2, SiO2 y Si3N4, se pueden hacer a través de tubos de objetivo cilíndricos avanzados.

 

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Aquí hay algunos objetivos cilíndricos rotatorios especiales que se utilizan ampliamente en la industria del revestimiento de películas delgadas:

 

Objetivos de aluminio de silicio

Las películas delgadas de SiO2 y Si3N4 se pulverizan desde objetivos de Si (Al). La producción exitosa de blancos de Si (Al) mediante pulverización térmica aprovecha las características clave del proceso de pulverización. Su flexibilidad inherente para la geometría del objetivo permite una amplia gama de objetivos de diana, longitud y extremos diana directos o de hueso de perro, al tiempo que maximiza la capacidad de pulverización objetivo al aumentar el grosor de la capa objetivo de hasta 9 mm. Los niveles de dopante de aluminio pueden oscilar entre 0% en peso y 19% en peso, con controles estrictos sobre la composición química final. Al cambiar de los objetivos estándar de 6 mm de espesor a los nuevos objetivos de 9 mm (que contienen un 50% más de material), el costo de recubrimiento puede reducirse hasta en un 3% y el tiempo de actividad puede aumentarse un 5% debido a la menor cantidad de intercambio de objetivos.

 

Estaño de alta densidad

Los objetivos estándar de estaño con rociado térmico tienen el 90% de la densidad teórica requerida, con un contenido estimado de oxígeno de 2000 ppm. Sin embargo, los avances en la tecnología de pulverización térmica han dado como resultado un nuevo objetivo de estaño de alta densidad, alcanzando más del 98% de la densidad teórica requerida, combinado con un contenido de oxígeno por debajo de 250 ppm. Este avance combina los beneficios de la tecnología de pulverización térmica con estructuras de alta densidad. Definido en términos de tasa de arco, comportamiento de quemado, tasa de deposición y características de corriente / voltaje, el comportamiento de bombardeo iónico del objetivo de estaño de alta densidad demuestra un rendimiento superior. Además, la pulverización térmica avanzada permite un ajuste preciso de la morfología del grano, la orientación del grano y la densidad del material. Estos ajustes flexibles optimizan el rendimiento para proporcionar características específicas de pulverización o recubrimiento, lo que resulta en ahorros de costos significativos.

 

Óxido de titanio

Una ilustración perfecta de cómo los resultados de la pulverización térmica en un producto objetivo de valor agregado es la producción de objetivos de TiOx. Primero, las altas temperaturas de proceso permiten que el óxido de titanio de cerámica se derrita. Simultáneamente, el óxido de titanio sufre una reducción parcial con los gases de proceso, transformándolo en una fase eléctricamente conductora. A altas velocidades de enfriamiento, permanece conductivo a temperatura ambiente. Este material mejora en gran medida la estabilidad durante los procesos reactivos, sin requerir un sistema de control del proceso de bucle de retroalimentación, sin embargo, aún mejora la velocidad de deposición del sputter.

 

Óxido de estaño de indio

El óxido de indio y estaño es uno de los óxidos conductores transparentes con mejor rendimiento disponible para el mercado de pantallas. Las aplicaciones incluyen pantallas planas, como LCD, PDP y OLED, en las que la capa de óxido de estaño de indio sirve como un transparente

electrodo. Los objetivos de cerámica planar consisten en una o más piezas unidas a una placa de soporte metálica. En la actualidad, la deposición catódica de magnetrón CC reactivo desde un objetivo cerámico plano es la técnica más ampliamente utilizada para la deposición de revestimientos de tinoxido de indio (ITO) sobre sustratos de vidrio y plástico. A pesar de su popularidad, los objetivos planos tienen varias restricciones intrínsecas debido a su estructura plana.


Los objetivos ITO cilíndricos giratorios resuelven muchas de las limitaciones de los objetivos ITO de cerámica plana. Algunas de sus ventajas inherentes incluyen:

Inventory Mayor inventario objetivo útil y mayor utilización del material objetivo, lo que reduce el tiempo de inactividad de la máquina.

Mayor estabilidad del proceso para la deposición reactiva.

Refrigeración mejorada del objetivo, que aumenta la densidad de potencia y aumenta la tasa de deposición.

Las pruebas de campo preliminares han demostrado que el costo total de propiedad se puede reducir en más del 40% por metro cuadrado al tiempo que se duplica la utilización de los objetivos.