L'intero sistema è essenzialmente un sistema di bilancio dinamico del gas.
A questo punto: il livello di vuoto è semplicemente un risultato,
mentre la velocità di pompaggio determina: la capacità del sistema di gestire questi cambi di gas.
Chi lavora nel PVD presta quasi sempre particolare attenzione ad un numero: il livello di vuoto.
L'attrezzatura può raggiungere:
10⁻³ Pa 10⁻⁴ Pa Vuoto finale inferiore? Spesso le persone danno per scontato che:
maggiore è il livello di vuoto, più stabile è il processo.
Tuttavia, dopo aver lavorato a lungo sul campo, scoprirai un fenomeno molto controintuitivo:
Alcune apparecchiature presentano un eccellente vuoto finale e letture stabili della pressione, tuttavia nella produzione effettiva si verificano ancora problemi quali fluttuazioni dello scarico, sbiancamento della pellicola, contenuto anomalo di ossigeno e una graduale diminuzione della resa. Al contrario, alcune apparecchiature potrebbero non avere specifiche di vuoto particolarmente impressionanti, ma i loro processi rimangono costantemente stabili.
Il problema spesso non è:
"Il vuoto è abbastanza basso?"
Ma piuttosto: è possibile rimuovere il gas in tempo?
La vera chiave dietro questo è in realtà: la velocità di pompaggio.
La comprensione di molti sistemi del vuoto da parte di molte persone è limitata a:
"Quanto gas è rimasto nella cavità?"
Tuttavia, la produzione PVD non è un processo statico.
Durante il rivestimento all’interno del sistema si verificano costantemente i seguenti processi:
Ventilazione del pezzo; ventilazione della cavità; materiale bersaglio che rilascia gas adsorbito; gas di processo in continua entrata.
L'intero sistema è essenzialmente un sistema di bilancio dinamico del gas.
A questo punto: il livello di vuoto è semplicemente un risultato,
mentre la velocità di pompaggio determina: la capacità del sistema di gestire questi cambi di gas.
Perché gli strati di pellicola differiscono così completamente sotto la stessa pressione?
Questo è uno degli aspetti più difficili da comprendere in molte operazioni sul campo.
Ad esempio: entrambi i dispositivi mostravano 0,5 Pa e i parametri erano simili. Risultato: un dispositivo ha prodotto una pellicola stabile, mentre l'altro ha riscontrato continui problemi.
Il motivo è:
Un manometro può solo dirti:
"Qual è la pressione totale?"
Ma non ti dirà:
Che tipo di gas c'è all'interno? Quanto vapore acqueo c'è? Quanto ossigeno rimane? C'è accumulo di gas in alcune zone?
Vale a dire:
Due sistemi con la stessa pressione possono avere ambienti interni completamente diversi.
La velocità di estrazione influisce effettivamente su queste tre cose:
1. Se gli inquinanti possono essere rimossi in modo tempestivo.
Molti problemi di membrana non sono dovuti a:
"Contaminazione improvvisa."
Ma piuttosto perché: i contaminanti si stanno lentamente accumulando.
Ad esempio: vapore acqueo, composti organici volatili, ossigeno residuo
Se la velocità di pompaggio è insufficiente: Questi gas rimarranno nella cavità per molto tempo.
Ciò alla fine porta a: scarico sempre più instabile, aumento del contenuto di ossigeno nello strato di pellicola e diminuzione dell'adesione. Molte persone vedono:
"I parametri non sono cambiati, ma i risultati sono peggiorati."
In realtà: l'ambiente della cavità è gradualmente cambiato.
2. I gas reattivi si accumuleranno localmente?
Questo problema è particolarmente evidente nello sputtering reattivo.
Ad esempio, quando si creano pellicole di ossido:
Se la velocità della pompa è insufficiente,
troverai che:
il bersaglio è estremamente incline all'avvelenamento.
La prima reazione di molte persone è:
Il flusso di ossigeno è troppo elevato.
Ma la realtà potrebbe essere:
L'ossigeno non viene portato via in tempo.
Rimane nell'area davanti al bersaglio.
La concentrazione locale di ossigeno continua ad aumentare.
Finalmente:
La superficie target diventa completamente sbilanciata.
3. L'ambiente di scarico è stabile?
Molte persone trascurano un punto:
Il plasma è in realtà molto sensibile all’ambiente.
Se:
Il gas residuo cambia costantemente, la concentrazione del vapore acqueo fluttua e l'atmosfera della camera è instabile.
Lo stato di scarica andrà lentamente alla deriva.
Si manifesta come:
La tensione inizia a cambiare, l'accensione aumenta, la finestra del processo diventa sempre più stretta
Perché le camere di grandi dimensioni sono più soggette a problemi?
Molte apparecchiature di grandi dimensioni si trovano in una situazione in cui: i valori del vuoto sono buoni,
ma il processo è instabile.
Il motivo è: la sfida più grande con le camere di grandi dimensioni non è "raggiungere un basso vuoto".
È: mantenere un vuoto costante in tutta la camera.
Perché con una camera grande: il tempo di ricambio del gas è più lungo; le zone morte sono più numerose; e la stagnazione localizzata è più pronunciata.
A volte: l'area del manometro è molto stabile, ma l'atmosfera in alcune aree è completamente diversa.
Una trappola in cui è particolarmente facile cadere: aggiornare solo la pompa del vuoto.
Molte persone, di fronte a un problema, immediatamente:
Sostituirla con una pompa più grande
Aumentare il vuoto finale
Ma alla fine trovi:
L'effetto non è significativo.
Perché ciò che determina veramente la velocità di pompaggio effettiva non è solo la pompa stessa.
Come vedono gli ingegneri veramente esperti i sistemi del vuoto?
La loro attenzione non è più su:
"La profondità minima di evacuazione."
Si concentrano invece su:
"Quanto è veloce il tasso di scambio del gas? È possibile rimuovere tempestivamente i contaminanti? L'ambiente della camera subirà continue variazioni? Le condizioni di scarico sono stabili a lungo termine?"
Perché un sistema di vuoto PVD, in sostanza, non è:
"Rimuovere tutta l'aria."
Si tratta di:
"Mantenere continuamente un ambiente di processo stabile, controllabile e in continua evoluzione."
