Плазменное напыление — это передовая технология нанесения покрытия, используемая для создания высококачественных однородных покрытий на широком спектре типов подложек. Это один из наиболее универсальных процессов термического напыления из-за высокого температурного диапазона плазменных пистолетов и растущего разнообразия конфигураций плазменных горелок.
В этой статье будут представлены некоторые основы технологии плазменного напыления, а также краткое описание ее важности в производстве полупроводников.
Плазменное напыление: решения современных технических задач
Изучение плазмы, первоначально описанной как излучающая материя, является относительно молодой областью исследований. Впервые она была обнаружен чуть более ста лет назад и не был должным образом описан до конца 1920-х годов. Однако наше понимание плазменной технологии росло соразмерно; частично мотивировано ключевыми технологическими проблемами современности.
Например: как отделить объемные свойства конструкционных материалов от свойств на поверхности, где они подвергаются воздействию чрезвычайно суровых условий? Это междисциплинарная задача, охватывающая самые разные отрасли — от аэрокосмической до производства полупроводников. Но абсолютная универсальность технологии плазменного напыления позволяет найти решения для самых разных задач.
Основы термоплазменного напыления
Термическая плазма для нанесения покрытий генерируется путем ионизации инертного газа с помощью электродов и переменного тока (AC), постоянного тока (DC) или радиочастот (RF). Ожидается, что плазменные горелки (плазматроны) постоянного тока будут обеспечивать более высокую стабильность плазмы с минимальными колебаниями, больший контроль процесса и общий срок службы электродов.
Если исходное сырье для термического напыления варьируется от различных порошков до проволоки, то для плазменного напыления используются исключительно порошки. Существуют компании, которые специализируются на порошках для термического напыления, разработанных для оптимизации функциональных характеристик материалов за счет модификации поверхности.
При плазменном напылении керамических порошков инжектор подает в струю поток частиц, который создает высокоскоростной поток расплавленных/полурасплавленных частиц. Горелка ускоряет распыление частиц на относительно холодную подложку, что способствует быстрому охлаждению и сжатию шероховатостей поверхности, что приводит к большей прочности сцепления подложки с покрытием.
Почему это важно для полупроводников?
Оборудование для производства полупроводников и плоских дисплеев (FPD) подвергается чрезвычайно суровым условиям труда. Сухое травление посредством ионизации в настоящее время является стандартным методом микрообработки. Однако высокие концентрации радикалов, образующихся в процессе травления пластин, таких как плазма CF4/O2, могут разрушить компоненты внутри камеры.
Покрытия, напыляемые плазмой, состоящие из оксидной керамики высокой чистоты, способствуют большей устойчивости поверхности к эрозии в плазменных камерах. Важно отметить, что эффективность полупроводниковых покрытий зависит от конфигурации плазматрона, а также качества и состава сырья.
Ключевыми преимуществами использования покрытий, напыленных плазмой, в плазменных камерах являются повышение качества процесса, увеличение срока службы компонентов и долгосрочная экономия за счет сокращения объема технического обслуживания