インラインスパッタリングシステムの特徴

「インライン」PVDスパッタリングシステムは、基板が1つまたは複数のスパッタカソードの下を直線的に通過して薄膜コーティングを取得するシステムです。通常、この動作を容易にするために、基板はキャリアまたはパレットにロードされます。一部の小規模なシステムでは、バッチ実行ごとに1つのパレットのみを処理します。大規模なシステムでは、輸送サブシステムを通過する継続的な輸送船団で次々にパレットを送受信するエンドステーションパレットハンドラーを使用して、複数のパレットを処理する機能を備えている場合があります。

最も一般的で最も複雑でない構成は、パレットとカソードを水平にし、カソードを上に、基板を下にスパッタダウン方向にすることです。このモードでは、重力は通常、パレットをパレットに保持する唯一のものであり、また、真空チャンバーを介してサイドレールに沿って走るチェーンである可能性がある輸送メカニズムにパレットを保持する唯一のものです。

この水平配置は、下部にカソードを、上部に基板を配置してスパッタアップ方向にすることもできますが、これは明らかに工具をやや複雑にし、基板が落下しないように基板を所定の位置に保持する機械的手段を必要とします。片面コーティングの場合、これはあまり一般的な構成ではありませんが、パレットの上下にカソードを備えた両面コーティングの場合に行われることがあります。この場合のパレットには、基板を保持するための適切な開口部があり、下面が下部カソードからのスパッタアップコーティングを受け取ると同時に、上面が上部カソードからのスパッタダウンコーティングを受け取ることができます。

しかし、水平方向には粒子状物質の点で不利な点があります。スパッタダウンモードでは、チャンバー内で生成された粒子が基板に簡単に着地し、フィルムに埋め込まれる可能性があります。これは必ず発生します。堆積システムは、基板上だけでなく場所を取得する材料でいくらか自己汚染しています。日常のメンテナンスの最大の問題は、物事を清潔に保つことです。スパッタアップ方向では、これらの粒子は基板に付着しませんが、ターゲットに着地して再スパッタされる可能性があります。 紙アルミ薄膜真空コーティング機

したがって、より良い粒子環境のために、サイドスパッタリング用の垂直配向オプションもあります。陰極とパレットの両方が垂直であり、堆積は横方向です。工具と輸送システムは、パレット上に基板を保持し、その方向でパレットを処理するために実質的により複雑になりますが、粒子がカソードまたは基板のいずれかに落下する可能性ははるかに低くなります。

これらの構成のいずれにおいても、さまざまなタイプのカソードのすべてを使用することができ、マグネトロンは一般に、平面またははめ込みのいずれかで最も人気があります。また、電力は、アプリケーションに応じて、RF、MFAC、DC、またはパルスDCなどの利用可能なさまざまなタイプのいずれかになります。スパッタエッチング、熱、またはイオン源などのオプションのステージにも対応でき、金属/導電性コーティング、誘電体、光学コーティング、またはその他のスパッタアプリケーション用にさまざまな機器と制御を利用できます。

他のタイプを使用することも可能ですが、そのようなシステムのカソードのほとんどは長方形です。原則として、長方形の陰極の長軸はチャンバーを横切っており、短軸はパレットの移動方向に沿っています。また、意図的に不均一なコーティングを行うようにカソードを構成することは可能ですが、大多数のユーザーは、基板を均一にコーティングすることを望んでいます。私たちが議論しているインラインシステムでは、パレットの移動方向の均一性は、輸送速度の安定性、そして最後に開始/停止とともに、カソード電力とチャンバー圧力/ガス混合物の安定性に依存します堆積ゾーンの前後の位置。

単一のパレットの場合、またはチップからテールへの連続運転の最初と最後のパレットの場合、開始位置（および停止位置）は、事前に計画外の堆積が発生しないように、ターゲットの真下から十分に離れている必要があります。スキャンを開始する前のスパッタ安定化期間。スキャン方向の​​開始、停止、または反転は、実際の堆積ゾーンの外側で行われる必要があり、スキャンは安定しており、堆積ゾーン全体で中断されないようにする必要があります。スキャンは、どちらの方向にもシングルパスにすることも、前後に行ってより厚いコーティングを構築することもできます。

3つおよび4つのターゲットシステムは非常に一般的であり、必要に応じて追加のソースに対応するためにチャンバーの長さを長くすることができます。十分な電源があれば、1回のパスで複数のターゲットを同時に使用できます。したがって、カソード上に異なるターゲット材料を使用すると、複数の層を1回のパスで堆積できます。または、ターゲットを複製すると、1回のパスでより厚いコーティングを実現できます。

パレットのスキャン方向に垂直なもう一方の軸の均一性は、特に反応性スパッタリングの場合に起こりうるガス分布の問題を含む、カソードの性能によって決まります。マグネトロンを使用すると、磁石の配置と強度がターゲットの使用率と固有の均一性の両方に影響を与える可能性があり、通常、これら2つの側面の間にはトレードオフがあります。ターゲットの長さの中心に沿って、均一性と使用率の両方は通常非常に良好ですが、「レーストラック」の侵食経路が向きを変える端では、磁石が補償するように調整されない限り、堆積速度と結果として生じる膜厚は低下します。しかし、それが行われると、侵食チャネルがそこで深くなり、ターゲットの使用率が低下します（最も深い侵食ポイントがバッキングプレートに侵入する前に飛散する可能性のあるターゲットの総質量の割合）。

より大きなマルチパレットシステムでのチップツーテール処理は、ターゲット材料の利用にも非常に有益であり、基板上でより多く、シールドや他のチャンバー部品でより少なくなります。シングルパレットシステムでは、リードパレットが唯一のパレットであり、堆積ゾーンを離れるときに、後縁（テール）が完全になくなるまでスキャンを継続する必要があります。ターゲットは常に燃焼し続けます。 、ターゲット材料の一部を効果的に浪費します。

チップツーテールアプローチでは、一方のテールと次のチップの間にわずかなギャップしかなく、材料は再び基板でいっぱいの「ライブ」パレットに移動し、先頭のパレットが堆積ゾーンを出るときに新しいパレットが入ります。この数に影響を与える可能性のある変数はたくさんありますが、経験則として、チップからテールへのアプローチは、単一のパレットのほぼ2倍の材料使用効率が得られます。

汎用性のハイエンドでは、プロセスセクションを分離するためのスリットバルブの追加と高度な自動化制御を組み合わせることで、さまざまなガス環境（圧力とガス混合物）で同時にさまざまなセクションを操作できます。セクション1のパレットと同時に、別の隔離されたセクションの別のパレットに別の層を反応的にスパッタリングします。インラインスパッタシステムは、幅広いプロセス要件と基板サイズに対応するようにカスタマイズできます。