マグネトロンスパッタリングチタンターゲットが提供すべきもの
マグネトロン スパッタリング チタン ターゲットは、集積回路、ディスプレイ、機能性コーティングに使用される物理蒸着装置で堆積されるチタン薄膜の消耗品ソースです。膜はターゲットの化学的性質と構造を継承するため、ターゲットの品質は、化学的純度、密度、粒子サイズと粒子サイズの均一性、結晶配向性、多孔性や介在物がないことなどの小さな一連の特性によって定義されます。-したがって、準備は原材料の選択から始まり、機械加工、接着、洗浄、梱包で終わります。
溶解プロセスによって分類される 2 つの原料準備技術が使用されます。EB ビレットとして知られる電子ビーム溶解ビレットと、VAR ビレットとして知られる真空消耗型電気炉ビレットです。どちらのルートを選択する場合でも、ターゲットの準備段階では、材料の純度、密度、粒径、結晶方位だけでなく、熱処理条件やその後の成形操作も厳密に制御する必要があります。
原料ルート：EBビレットとVARビレット
EBビレットルート:-高純度の原料は、溶融電気分解によって精製され、チタン マトリックスから高融点の不純物元素が除去されます。その後、真空電子ビーム溶解によってさらに精製されます。--
VAR ビレット ルート:通常純度約 99.9% のグレード 0 スポンジ チタンは、真空消耗型電気炉で溶解され、熱間鍛造されて小さな断面のビレットが形成されます。-。
2 つのルートは競合するものではなく、補完的なものです。電解精錬と電子ビーム溶解を併用すると非常に高い純度が得られますが、VAR ルートでは、純度が若干低くても許容されるグレードに対してコスト効率の高い緻密なビレットが得られます。-
電子ビーム溶解における精製メカニズム
真空電子ビーム溶解では、高エネルギーの電子ビームを使用して金属表面に衝撃を与え、金属が溶解するまで温度が徐々に上昇します。{0}蒸気圧の高い元素は優先的に揮発しますが、蒸気圧の低い元素は溶融物中に残ります。不純物元素とチタン母材の蒸気圧の差が大きいほど浄化効果が高くなります。
溶解後の真空精錬の決定的な利点は、他の不純物を導入することなくチタンマトリックスから不純物元素が除去されることです。 99.99％の電解チタンを高真空中で電子ビームで溶解すると、チタンそのものよりも飽和蒸気圧の高いFe、Co、Cuなどの不純物元素が優先的に揮発し、マトリックス中の不純物含有量が低下します。電解精製と電子ビーム溶解を組み合わせると、99.995 パーセントを超える純度の金属チタンを製造できます。
| ルート | 原料 | 溶解ユニット | 浄化効果 |
|---|---|---|---|
| EBビレット | 電解チタン、約99.99パーセント | 真空電子ビーム炉 | Fe、Co、Cuなどの高蒸気圧元素を優先的に除去します。 99.995パーセント以上の純度 |
| VARビレット | グレード0のスポンジチタン、約99.9パーセント | 真空消耗式電気炉 | 小さな断面に熱間鍛造した後の緻密できれいなビレット- |
熱機械加工と微細構造制御
両方のルートで製造された金属チタン原料は、一連の熱機械変形ステップによってスパッタリング ターゲットに変換されます。これらのステップの目的は、スパッタリング表面全体で微細構造を均一にすることです。ターゲットが不均一に侵食すると、基板全体で厚さと特性が異なる膜が生成されるためです。
均一な変形により、溶解時に残る鋳造組織の残留も抑制されます。変形後の熱処理は、応力を緩和し、安定したスパッタリングに必要な範囲内に粒子サイズを設定するために使用されます。その後の成形プロセスは、スパッタリング表面付近に不均一性が再導入されるのを避けるために制御する必要があります。-
仕上げ、接着、梱包
加工:ターゲットは、顧客の図面によって定義された最終形状と表面仕上げに合わせて機械加工されます。
ボンディング：ターゲットはバッキング プレートに接合されているため、スパッタリング中に発生する熱は伝導され、アセンブリは機械的に安定した状態に保たれます。
クリーニング：ターゲットの梱包前に、表面の汚れ、切削カス、取り扱い跡を除去します。
包装:完成したターゲットは、輸送中の衝撃、湿気、粒子汚染からスパッタリング面を保護するために梱包されます。
対象バイヤー向けの品質管理チェックリスト
| 財産 | なぜそれが重要なのか | 検証方法 |
|---|---|---|
| 化学純度 | 不純物は膜の抵抗率を高め、パーティクルの原因となります | ビレットと完成したターゲットの認定された化学分析 |
| 密度と気孔率 | 多孔性はアーキングや粒子発生の原因となります | 密度測定＋超音波検査 |
| 粒子サイズと均一性 | 侵食プロファイルと膜の均一性を制御 | スパッタリング表面全体の金属組織断面化 |
| 結晶方位 | スパッタ収量と膜の質感に影響を与える | 代表的なサンプルのテクスチャー測定 |
| 熱処理実績 | 応力状態と最終的な結晶粒径を決定します | 炉チャートとバッチのトレーサビリティ |
よくある質問
Q: EB ビレットと VAR ビレットの違いは何ですか?
EB ビレットは、真空電子ビーム溶解によって製造され、高蒸気圧不純物の優先揮発によって精製されます。一方、VAR ビレットは、通常グレード 0 のスポンジ チタンから真空消耗電気アーク溶解によって製造され、その後、より小さい断面に熱間鍛造されます。-。
Q: 高純度チタンに真空電子ビーム溶解が使用されるのはなぜですか?{0}}
不純物と母材の蒸気圧の差を利用して、他の不純物を導入することなくチタン母材から不純物元素を除去するためです。
Q: どの程度の純度まで到達できますか?
電子ビーム溶解と電解精錬工程を組み合わせると、純度約 99.99 パーセントの電解チタンを 99.995 パーセントを超える純度の金属チタンにアップグレードできます。
Q: スパッタリング表面全体にわたって微細構造が均一でなければならないのはなぜですか?
均一な構造と粒子サイズにより均一な浸食プロファイルが得られ、基板の中心から端まで膜厚と膜特性が一定に保たれます。
Q: ターゲットの準備中にどの特性が制御されますか?
材料の純度、密度、粒径、結晶方位、熱処理条件およびその後の成形プロセス。
Q: ビレットはどのようにして完成したターゲットに変換されますか?
熱機械変形により微細構造を一体化し、その後、機械加工、接着、洗浄、パッケージングを行います。
