Het hele systeem is in essentie een dynamisch gasbalanssysteem.
Op dit punt: het vacuümniveau is slechts een resultaat,
terwijl de pompsnelheid bepaalt: het vermogen van het systeem om met deze gasveranderingen om te gaan.
Degenen die bij PVD werken, letten bijna altijd speciaal op één getal: het vacuümniveau.
Kan de apparatuur het volgende bereiken:
10⁻³ Pa 10⁻⁴ Pa Lager eindvacuüm? Vaak gaan mensen ervan uit dat:
hoe hoger het vacuümniveau, hoe stabieler het proces.
Nadat je echter een lange tijd in het veld hebt gewerkt, zul je een zeer contra-intuïtief fenomeen ontdekken:
Sommige apparatuur heeft uitstekende eindvacuüm- en stabiele drukmetingen, maar bij de daadwerkelijke productie komen er nog steeds problemen voor zoals ontladingsschommelingen, verbleking van de film, een abnormaal zuurstofgehalte en een geleidelijke afname van de opbrengst. Omgekeerd heeft sommige apparatuur misschien geen bijzonder indrukwekkende vacuümspecificaties, maar de processen blijven consistent stabiel.
Het probleem is vaak niet:
"Is het vacuüm laag genoeg?"
Maar eerder: kan het gas op tijd worden afgevoerd?
De echte sleutel hierachter is eigenlijk: de pompsnelheid.
Het begrip van veel mensen over vacuümsystemen is beperkt tot:
"Hoeveel gas zit er nog in de holte?"
De productie van PVD's is echter geen statisch proces.
Tijdens het coaten vinden binnen het systeem voortdurend de volgende processen plaats:
Werkstukontluchting; ontluchting van holtes; doelmateriaal dat geadsorbeerd gas vrijgeeft; procesgas dat voortdurend binnenkomt.
Het hele systeem is in essentie een dynamisch gasbalanssysteem.
Op dit punt: het vacuümniveau is slechts een resultaat,
terwijl de pompsnelheid bepaalt: het vermogen van het systeem om met deze gasveranderingen om te gaan.
Waarom verschillen filmlagen zo volledig onder dezelfde druk?
Dit is een van de moeilijkste aspecten om te begrijpen bij veel veldoperaties.
Bijvoorbeeld: beide apparaten gaven 0,5 Pa aan en de parameters waren vergelijkbaar. Resultaat: Het ene apparaat produceerde een stabiele film, terwijl het andere voortdurend problemen ondervond.
De reden is:
Een manometer kan u alleen het volgende vertellen:
"Wat is de totale druk?"
Maar het zal je niet vertellen:
Wat voor soort gas zit erin? Hoeveel waterdamp is er? Hoeveel zuurstof blijft er over? Vindt er in bepaalde gebieden gasophoping plaats?
Dat wil zeggen:
Twee systemen met dezelfde druk kunnen een totaal verschillende interne omgeving hebben.
De extractiesnelheid heeft feitelijk invloed op deze drie dingen:
1. Of verontreinigende stoffen tijdig kunnen worden verwijderd.
Veel membraanproblemen zijn niet het gevolg van:
"Plotselinge besmetting."
Maar eerder omdat: Verontreinigingen zich langzaam hebben opgestapeld.
Bijvoorbeeld: waterdamp, vluchtige organische stoffen, resterende zuurstof
Als de pompsnelheid onvoldoende is: Deze gassen zullen lange tijd in de caviteit blijven.
Dit leidt uiteindelijk tot: steeds onstabielere ontlading, verhoogd zuurstofgehalte in de filmlaag en verminderde hechting. Veel mensen zien:
"De parameters zijn niet veranderd, maar de resultaten zijn verslechterd."
In werkelijkheid: De caviteitsomgeving is geleidelijk veranderd.
2. Zullen reactieve gassen zich lokaal ophopen?
Dit probleem is vooral merkbaar bij reactief sputteren.
Bij het maken van oxidefilms bijvoorbeeld:
Als het pomptoerental onvoldoende is,
je zult merken dat:
het doelwit is extreem vatbaar voor vergiftiging.
De eerste reactie van veel mensen is:
De zuurstofstroom is te hoog.
Maar de realiteit zou kunnen zijn:
De zuurstof wordt niet op tijd afgevoerd.
Het blijft in het gebied vóór het doel.
De lokale zuurstofconcentratie blijft stijgen.
Eindelijk:
Het doeloppervlak raakt volledig uit balans.
3. Is de lozingsomgeving stabiel?
Veel mensen zien één punt over het hoofd:
Plasma is eigenlijk heel gevoelig voor de omgeving.
als:
Het restgas verandert voortdurend, de waterdampconcentratie fluctueert en de kameratmosfeer is onstabiel.
De ontladingstoestand zal langzaam afdrijven.
Het manifesteert zich als:
De spanning begint te veranderen, de ontsteking neemt toe, het procesvenster wordt steeds smaller
Waarom zijn grote kamers gevoeliger voor problemen?
Veel grote apparaten komen in een situatie terecht waarin: de vacuümcijfers goed zijn,
maar het proces is onstabiel.
De reden is: de grootste uitdaging bij grote kamers is niet 'het bereiken van een laag vacuüm'.
Het is: het handhaven van een consistent vacuüm in de hele kamer.
Omdat met een grote kamer: de gasomzettijd langer is; dode zones zijn talrijker; en de plaatselijke stagnatie is meer uitgesproken.
Soms: Het manometergebied is erg stabiel, maar de atmosfeer is in sommige gebieden compleet anders.
Een bijzonder gemakkelijke valkuil waar u in kunt trappen: alleen de vacuümpomp upgraden.
Veel mensen zullen, wanneer ze met een probleem worden geconfronteerd, onmiddellijk:
Vervangen door een grotere pomp
Verhoog het ultieme vacuüm
Maar vind uiteindelijk:
Het effect is niet significant.
Want wat werkelijk de effectieve pompsnelheid bepaalt, is niet alleen de pomp zelf.
Hoe kijken echt ervaren ingenieurs naar vacuümsystemen?
Hun focus ligt niet langer op:
"De minimale evacuatiediepte."
In plaats daarvan concentreren ze zich op:
"Hoe snel is de gasuitwisseling? Kunnen verontreinigingen snel worden verwijderd? Zal de kameromgeving voortdurend verschuiven? Zijn de lozingsomstandigheden stabiel op de lange termijn?"
Omdat een PVD-vacuümsysteem in essentie niet:
"Alle lucht verwijderen."
Het gaat over:
"Continu handhaven van een stabiele, beheersbare en voortdurend evoluerende procesomgeving."
