手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：chem17
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
從單腔到多腔：磁控濺射正在經(jīng)歷的“工業(yè)化”躍遷
在薄膜沉積領(lǐng)域，磁控濺射一直是應(yīng)用廣泛的技術(shù)之一。但長(zhǎng)期以來(lái)，大多數(shù)濺射設(shè)備采用單腔室設(shè)計(jì)——所有工藝步驟在同一個(gè)真空腔體內(nèi)完成。
這套模式在科研階段運(yùn)轉(zhuǎn)良好，但一旦走向中試和量產(chǎn)，問(wèn)題就暴露了：換靶要破真空、不同材料交叉污染、工藝效率跟不上產(chǎn)能需求。多腔體磁控濺射系統(tǒng)的出現(xiàn)，正是為了解決這些“單腔室解決不了的問(wèn)題”。
北京德儀天力科技近期推出的DE5000多腔體電子束蒸鍍系統(tǒng)，正是這一趨勢(shì)的典型代表。它采用模塊化多腔室設(shè)計(jì)，集成先進(jìn)的濺射技術(shù)與自動(dòng)化控制，能夠沉積金屬、半導(dǎo)體、介質(zhì)等多種薄膜材料，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光學(xué)、磁性材料、超導(dǎo)薄膜及表面工程等領(lǐng)域。
一、為什么需要“多腔體”？
單腔室設(shè)備的邏輯是“一個(gè)房間干所有事”——進(jìn)樣、抽真空、濺射、換靶、出樣，全在同一個(gè)腔體里完成。看似簡(jiǎn)單高效，但有幾個(gè)繞不開(kāi)的瓶頸：
1.換靶就要破真空。 濺射不同材料需要更換靶材，單腔室設(shè)備每次換靶都必須打開(kāi)腔體、暴露大氣，然后重新抽真空。一次換靶可能耗費(fèi)數(shù)小時(shí)，對(duì)于需要沉積多層膜或多種材料的工藝來(lái)說(shuō)，效率極低。
2.交叉污染難以避免。 在同一腔體內(nèi)先后濺射不同材料，前一種材料的殘留會(huì)不可避免地混入后一種膜層中。對(duì)于要求高純度的半導(dǎo)體、光學(xué)薄膜來(lái)說(shuō)，這種“記憶效應(yīng)”是致命的。
3.工藝之間相互干擾。 有些工藝步驟需要加熱、有些需要冷卻、有些需要等離子體清洗——在同一個(gè)腔體里完成所有這些操作，不僅耗時(shí)，而且不同工藝條件之間難以兼顧。
DE5000的多個(gè)濺射腔室設(shè)計(jì)，正是為了把這些瓶頸逐一拆解。
二、多腔體帶來(lái)了什么改變？
把“一個(gè)房間”變成“多個(gè)車(chē)間”，帶來(lái)的改變是結(jié)構(gòu)性的：
1.不同材料各歸其位。 每個(gè)濺射腔室可以配置單源或多源靶材，專(zhuān)門(mén)用于沉積某一種或某一類(lèi)材料。金屬在一個(gè)腔室濺射，氧化物在另一個(gè)腔室濺射——彼此隔離，交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)被降到非常低。
2.工藝效率大幅提升。 當(dāng)一個(gè)腔室在進(jìn)行濺射時(shí)，另一個(gè)腔室可以同時(shí)進(jìn)行換靶、抽真空或預(yù)熱。各腔室并行工作，整機(jī)的產(chǎn)能遠(yuǎn)非單腔室可比。
3.支持更復(fù)雜的工藝鏈。 多腔體系統(tǒng)可以集成濺射、等離子體清洗、除氣處理、退火等多種功能模塊。樣品在不同腔室之間自動(dòng)傳送，整個(gè)工藝流程在真空環(huán)境下連續(xù)完成，無(wú)需中途暴露大氣。
這正是DE5000“面向科研、中試及量產(chǎn)等多層次需求”的技術(shù)底氣——它既保留了研發(fā)階段的靈活性，又具備量產(chǎn)階段的效率和可靠性。
三、從“能做”到“一直能做對(duì)”
單腔室設(shè)備解決的是“能不能做”的問(wèn)題。多腔體系統(tǒng)解決的是另一個(gè)問(wèn)題：能不能穩(wěn)定地、高效地、可重復(fù)地一直做下去。
DE5000在這個(gè)維度上的配置相當(dāng)完整：
1.高真空濺射環(huán)境保證了膜層純度。優(yōu)質(zhì)薄膜質(zhì)量及膜厚均勻性和重復(fù)性、高精度鍍膜速率和膜厚控制確保了批內(nèi)和批間的一致性。極強(qiáng)薄膜附著力則直接關(guān)系到膜層的使用壽命和可靠性。
2.在控制層面，DE5000采用PLC+PC全自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)樣到出樣的全流程自動(dòng)化。可選配的EFEM（設(shè)備前端模塊） 更使其能夠無(wú)縫對(duì)接百級(jí)凈化車(chē)間與無(wú)人化工廠，滿(mǎn)足Fab級(jí)生產(chǎn)環(huán)境的要求。
對(duì)于需要從研發(fā)走向量產(chǎn)的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，這些不是“錦上添花”，而是“雪中送炭”——研發(fā)階段可以靈活調(diào)試的參數(shù)，到了量產(chǎn)階段必須被固化下來(lái)，變成可重復(fù)的工藝配方。 多腔體系統(tǒng)+全自動(dòng)控制，正是實(shí)現(xiàn)這種“固化”的基礎(chǔ)設(shè)施。
四、它能做什么？——覆蓋的材料與工藝
DE5000的工藝能力覆蓋了相當(dāng)廣泛的范圍：
1.材料類(lèi)型方面，可沉積金屬、半導(dǎo)體、介質(zhì)材料。薄膜結(jié)構(gòu)方面，可用于濺射多層薄膜、共濺合金薄膜。工藝模式方面，支持反應(yīng)濺射。
2.在電源配置上，DE5000集成了直流、脈沖直流、射頻電源、HiPIMS電源。HiPIMS（高功率脈沖磁控濺射）是近年來(lái)備受關(guān)注的技術(shù)方向——它通過(guò)很高的峰值功率密度，獲得更高致密度、更好附著力和更光滑表面的膜層，尤其適合制備高質(zhì)量的功能薄膜。
3.樣品臺(tái)方面，支持高溫加熱或低溫冷卻。無(wú)論是需要加熱來(lái)優(yōu)化結(jié)晶質(zhì)量的氧化物，還是需要低溫來(lái)避免熱損傷的敏感材料，都能找到合適的沉積條件。
此外，DE5000還配備了LOAD LOCK（負(fù)載鎖） ，無(wú)需破壞主腔室真空即可完成樣品的送入和取出——這對(duì)于需要頻繁更換樣品、對(duì)比實(shí)驗(yàn)的研發(fā)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，是效率提升的關(guān)鍵。
五、誰(shuí)在用？——從高校到工廠的“全場(chǎng)景覆蓋”
DE5000的定位覆蓋了從高校、研究院所到高新技術(shù)企業(yè)的廣泛用戶(hù)群體。
對(duì)于科研用戶(hù)來(lái)說(shuō)，多腔體設(shè)計(jì)意味著更大的工藝探索空間——可以在不同腔室嘗試不同的材料組合、不同的工藝參數(shù)，而無(wú)需頻繁停機(jī)換靶。
對(duì)于中試線來(lái)說(shuō)，DE5000提供了從研發(fā)到量產(chǎn)的“直通車(chē)”——研發(fā)階段在DE5000上開(kāi)發(fā)的工藝，可以直接在同一臺(tái)設(shè)備上放大到中試規(guī)模，無(wú)需重新適配另一臺(tái)設(shè)備。
對(duì)于量產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，EFEM模塊使其能夠接入百級(jí)凈化車(chē)間和無(wú)人化工廠，滿(mǎn)足規(guī)模化生產(chǎn)的要求。
從“能濺射”到“能穩(wěn)定地批量濺射”，這正是多腔體系統(tǒng)最核心的價(jià)值所在。
多腔體磁控濺射系統(tǒng)不是把幾個(gè)單腔室簡(jiǎn)單地“拼”在一起——它改變的是薄膜沉積的工作邏輯：從“一個(gè)腔體干所有事”變成“多個(gè)腔體各司其職、并行工作”。DE5000用模塊化的多腔室設(shè)計(jì)、全自動(dòng)控制和靈活的電源配置，回答了科研、中試、量產(chǎn)三個(gè)階段的共同問(wèn)題：如何把“偶然做出來(lái)的好膜”，變成“一直能做出來(lái)的好膜”。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類(lèi)作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
采購(gòu)中心