Rozwój magnetycznego napylania tytanowego materiału docelowego

Opracowanie napylanego magnetronowo materiału tytanowego

IKS PVD Dostosuj maszynę do malowania próżniowego suitalbe PVD dla siebie, skontaktuj się z nami teraz, iks.pvd@foxmail.com

Jako ważny funkcjonalny materiał filmowy w dziedzinie informacji elektronicznych, tytan o wysokiej czystości gwałtownie wzrósł w ostatnich latach dzięki szybkiemu rozwojowi chińskich układów scalonych, płaskich wyświetlaczy panelowych i branży energii słonecznej. Technologia rozpylania magnetronowego (PVD) jest jedną z kluczowych technologii przygotowania materiałów cienkowarstwowych. Tarcze do rozpylania tytanu o wysokiej czystości są kluczowymi materiałami eksploatacyjnymi w procesie rozpylania magnetronowego i mają szerokie możliwości zastosowania na rynku. Jako materiał powłokowy o wysokiej wartości dodanej tytanowy cel ma ścisłe wymagania pod względem czystości chemicznej i mikrostruktury. Ma wysoką zawartość techniczną i trudne przetwarzanie. Chińskie przedsiębiorstwa produkcyjne ukierunkowane na produkcję rozpoczęły stosunkowo późne działania w zakresie produkcji docelowej na wysokim poziomie. Czystość surowców jest względnie zacofana i istnieją pewne luki w podstawowych technologiach procesowych, takich jak kontrola tkanek i formowanie procesów. W przypadku zaawansowanych zaawansowanych aplikacji opracowanie wysokowydajnych celów rozpylania tytanu jest ważnym środkiem do realizacji niezależnych badań i rozwoju kluczowych materiałów w branży elektronicznej produkcji informacji oraz do promowania transformacji i modernizacji przemysłu tytanowego do high-end.

Tytanowa aplikacja docelowa i wymagania wydajnościowe

Rozpylacze magnetronowe Ti są wykorzystywane głównie w przemyśle elektronicznym i informatycznym, takim jak powłoki dekoracyjne do układów scalonych, wyświetlacze z płaskimi panelami i przemysł motoryzacyjny dla majsterkowiczów, takie jak dekoracyjne powłoki szklane i dekoracyjne powłoki kół. Różne branże mają różne wymagania dotyczące celów Ti, w tym: czystość, mikrostruktura, wydajność spawania i dokładność wymiarowa. Konkretne wymagania są następujące:

1) Czystość: niezintegrowany obwód: 99,9%; Dla układów scalonych: 99,995%, 99,99%.

2) Mikrostruktura: w układach niezintegrowanych: średni rozmiar ziarna jest mniejszy niż 100 μm; w przypadku układów scalonych: średni rozmiar ziarna jest mniejszy niż 30 μm, a średni rozmiar ziarna o najdrobniejszych ziarnach jest mniejszy niż 10 μm.

3) Wydajność lutowania: w przypadku układów niezintegrowanych: lutowanie, monomer; do układów scalonych: monomer, lutowanie twarde, lutowanie dyfuzyjne.

4) Dokładność wymiarowa: niezintegrowany obwód: 0,1 mm; Układ scalony: 0,01 mm.

1.1 Cel Ti dla układów scalonych

Czystość obwodów scalonych Ti cele jest głównie większa niż 99,995%, a obecnie opiera się głównie na imporcie. W 2013 r. Chiński przemysł IC osiągnął przychody ze sprzedaży w wysokości 250,8 miliardów juanów, a import 231,3 miliarda dolarów, co czyni go największym importowanym towarem w Chinach po raz pierwszy. W 2014 r. Przychody ze sprzedaży w branży układów scalonych wyniosły 267,2 mld juanów, a wielkość przywozu nadal osiągnęła 217,6 mld USD. Cele dla układów scalonych stanowią znaczną część globalnego rynku docelowego.

Surowce docelowe Ti: Produkcja Ti wysokiej czystości koncentruje się głównie w Stanach Zjednoczonych, Japonii i innych krajach, takich jak Stany Zjednoczone Honeywell, japońskie Toho, przemysł tytanowy w Japonii; krajowy początek później, po 2010 Beijing Instytutu Metali Nieżelaznych Metal, Zunyi Titanium, Ningbo Chuangrun sukcesywnie rozpoczęła krajowe produkty o wysokiej czystości Ti, ale stabilność produktów nie została jeszcze ulepszona.

Rozwój struktury celu Ti: wczesna odlewnia wiórów ma dużą marżę zysku, głównie za pomocą rozpylacza magnetronowego 100-150 mm, a moc jest mała, folia rozpylająca jest gruba, rozmiar chipa jest duży, a wydajność pojedynczego cel jest duży. Może on spełniać wymagania związane z użytkowaniem maszyny w tym czasie. W tym czasie celem Ti dla układów scalonych był głównie monomer 100-150 mm i cel łączony, taki jak typowy typ 3180 i cel typu 3290. W drugim etapie, zgodnie z Prawem Moore'a, szerokość linii chipa jest zwężona. Odlewnia wiórów wykorzystuje głównie maszynę rozpylającą 150-200 mm. W celu zwiększenia marży zysku zwiększa się moc rozpylania maszyny, co wymaga zwiększenia wielkości docelowej. Jednocześnie zachowuje wysoką przewodność cieplną, niską cenę i pewną wytrzymałość. W tym okresie cel Ti składa się głównie ze spawania dyfuzyjnego płyty tylnej ze stopu aluminium oraz lutowania i spawania blachy ze stopu miedzi, takich jak typowy TN, typ TTN, typ Endura 5500 i inne cele. . W trzecim etapie, wraz z rozwojem układów scalonych, szerokość linii chipa jest jeszcze zawężona. W tym czasie odlewnia wiórów wykorzystuje głównie maszynę rozpylającą 200-300 mm. W celu dalszego zwiększenia marży zysku, moc rozpylania maszyny jest zwiększona, co wymaga celu. Rozmiar jest zwiększany przy zachowaniu wysokiej przewodności cieplnej i wystarczającej wytrzymałości. W tym okresie cel Ti jest głównie wykonany ze spawania dyfuzyjnego z płyty ze stopu miedzi, takiego jak główny cel typu SIP.

Przetwarzanie i produkcja docelowa Ti: Wczesne rynki krajowe i międzynarodowe były zasadniczo monopolizowane przez dużych producentów docelowych, takich jak Stany Zjednoczone i Japonia. Po roku 2000 krajowa branża produkcyjna stopniowo wkraczała na rynek docelowy i zaczęła importować wysokowartościowe surowce Ti w celu przetworzenia celów niskobudżetowych. W ostatnich latach krajowe przedsiębiorstwa produkujące tarcze Ti rozwijały się bardzo szybko, a ich udział w rynku stopniowo rozszerzał się na Tajwan, Europę i Stany Zjednoczone, itd. Jeżeli istnieją dwie firmy, Yanyijin i Jiangfeng Electronics, koncentrują się na docelowej produkcji przez wiele lat. Krajowe firmy produkujące tarcze pracują również z krajowymi producentami maszyn do napylania magnetronowego w celu opracowania celów promujących rozwój krajowego przemysłu rozpylania magnetronowego z układem scalonym.

1.2 Cel Ti dla płaskiego wyświetlacza

Płaski wyświetlacz obejmuje wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD), wyświetlacz plazmowy (PDP), wyświetlacz elektroluminescencyjny (EL) i wyświetlacz emisji pola (FED).

Obecnie rynek wyświetlaczy ciekłokrystalicznych jest największy na rynku płaskich wyświetlaczy z udziałem ponad 90%. LCD jest uważany za najbardziej obiecujące płaskie urządzenie wyświetlające panel, a jego wygląd znacznie rozszerzył zakres zastosowań wyświetlaczy. Z monitorów komputerów przenośnych, monitorów biurkowych, telewizorów LCD o wysokiej rozdzielczości i komunikacji mobilnej wywierają wpływ różne nowe produkty LCD. Zwyczaje żyjące w ludziach i promowanie szybkiego rozwoju światowej branży informacyjnej. Technologia TFT-LCD to technologia łącząca technologię mikroelektroniczną i technologię ciekłokrystaliczną. Stało się ono główną technologią płaskiego wyświetlacza i dzieli się na AL-Mo, AL-Ti, Cu-Mo i inne procesy.

Folia płaskiego wyświetlacza jest najczęściej tworzona przez rozpylanie. Cele takie jak Al, Cu, Ti i Mo są głównymi metalowymi celami dla płaskich wyświetlaczy panelowych, a czystość celów Ti dla płaskich wyświetlaczy panelowych jest większa niż 99,9%. Surowiec ten można wyprodukować w Chinach. Rozmiar planarnego celu Ti dla linii generującej TFT-LCD6 jest stosunkowo duży, a struktura wykorzystuje tarczowy cel z płyty ze stopu miedzi chłodzonej wodą, a panda CLP jest używana.

Obecnie linia produkcyjna zbudowana przez Chińczyków na najwyższym światowym poziomie - linia generacyjna Hefei 10,5 produkuje głównie wielkoformatowe wyświetlacze ciekłokrystaliczne o ultrawysokiej rozdzielczości, o pojemności 90 000 szklanych podłoży miesięcznie, o wielkości podłoża szklanego 3370 × 2940 mm, łącznie inwestycja 40 miliardów juanów, 2018 Drugi kwartał roku, wykorzystanie maszyn do napylania i odpowiednich technologii i celów jest nadal niepewne.

2 Rozpylanie magnetronowe Technologia przygotowania celu Ti

Zgodnie z procesem produkcyjnym, technologia przygotowania surowca celu Ti może być podzielona na dwie kategorie: wytop do topienia wiązką elektronów (skrót EB blank) i próżniowy topliwy piec do wytapiania w piecu łukowym (wykrój (VAR) blank). W procesie przygotowania celu, oprócz ścisłej kontroli czystości materiału, gęstości, wielkości ziarna i orientacji kryształu, warunki procesu obróbki cieplnej i kolejne procesy formowania muszą być ściśle kontrolowane, aby zapewnić jakość celu.

W przypadku wysokowartościowych surowców Ti, wysokotopliwe elementy nieczystości w matrycy Ti są zwykle usuwane za pomocą elektrolizy w stopie i dodatkowo oczyszczane za pomocą próżniowego topienia wiązką elektronów. Topienie próżniowe wiązki elektronów polega na bombardowaniu metalowej powierzchni wysokoenergetyczną wiązką elektronów, a następnie temperatura stopniowo wzrasta, aż metal się rozpuści. Element o dużej prężności pary preferencyjnie odparuje, a element o niewielkiej prężności pary pozostaje w stopie, a element zanieczyszczający i matryca. Im większa różnica ciśnienia pary, tym lepszy efekt oczyszczania. Odparowanie próżniowe po topieniu ma tę zaletę, że usuwa składniki nieczystości z matrycy Ti bez wprowadzania innych zanieczyszczeń. Dlatego, gdy 99,99% elektrolitycznego Ti jest wytapiane przez wiązkę elektronów w środowisku o wysokiej próżni (10-4 lub więcej), element zanieczyszczenia (Fe, Co, Cu), którego nasycona prężność par w surowcu jest wyższa niż nasycona para ciśnienie samego elementu Ti będzie preferencyjnie ulatniać się. Zawartość zanieczyszczeń w matrycy zmniejsza się, aby osiągnąć cel oczyszczenia. Kombinacja tych dwóch metod może zapewnić metal Ti o wysokiej czystości, o czystości 99,995 lub wyższej.

Dla czystości 99,9% Ti surowców, 0-etapowa gąbka Ti jest wytapiana w próżniowym elektrycznym piecu łukowym, a następnie na gorąco wykrawane blanki są wykorzystywane do tworzenia półwyrobu o małej wielkości. Surowce metalicznego Ti wytworzone tymi dwiema metodami są kontrolowane przez termomechaniczne odkształcenie, aby kontrolować mikrostrukturę całej powierzchni rozpylania, a następnie przetwarzane na napylany magnetronowo cel Ti do obróbki układów scalonych poprzez procesy obróbki, wiązania, czyszczenia i pakowania. W przypadku tarczy Ti o szczególnie wysokim zapotrzebowaniu na maszynę 300 mm powierzchnia rozpylania tarczy przed pakowaniem wstępnym jest również wstępnie rozpylana, aby skrócić docelowy czas (czas spalania) celu zamontowanego na maszynie do napylania.

Cel opracowany metodą przygotowania obwodu scalonego Ti celu ma skomplikowany proces i stosunkowo wysoki koszt.

3. Wymagania techniczne dla celów Ti

Aby zapewnić jakość zdeponowanego filmu, jakość celu musi być ściśle kontrolowana. Po wielu praktykach głównymi czynnikami wpływającymi na jakość celu Ti są: czystość, średni rozmiar ziarna, orientacja kryształu i jednorodność strukturalna, geometria i rozmiar.

3.1 czystość

Czystość celu Ti ma wielki wpływ na właściwości napylanego filmu.

Im wyższa jest czystość celu Ti, tym mniej cząstek pierwiastka zanieczyszczeń w napylonej warstwie Ti, co daje lepsze właściwości folii, w tym odporność na korozję oraz właściwości elektryczne i optyczne. Jednak w zastosowaniach praktycznych różne zastosowania celów Ti mają różne wymagania czystości. Na przykład, cele Ti dla ogólnych powłok dekoracyjnych nie są krytyczne pod względem czystości, a cele Ti mają znacznie wyższe wymagania czystości w takich dziedzinach, jak układy scalone i elementy wyświetlające. Cel służy jako źródło katody w rozpylaniu, a pierwiastki zanieczyszczające i wtrącenia porów w materiale są głównymi źródłami zanieczyszczenia osadzonego filmu. Wtrącenia szparkowe są zasadniczo usuwane podczas nieniszczących badań wlewka. Pory, które nie zostaną usunięte, spowodują zjawisko wyładowania końcówki (łuszczenie) podczas procesu rozpylania, co wpłynie na jakość filmu. Zawartość elementu zanieczyszczenia może być analizowana tylko w pełnym elemencie. Wyniki testu pokazują, że im niższa całkowita zawartość zanieczyszczeń, tym wyższa jest czystość celu Ti. W początkowym okresie w Chinach nie istniały normy dotyczące wysoko-czystych celów rozpylania tytanu, które opierały się na wymaganiach producentów docelowych Ti w kraju i za granicą. Po 2013 r. Wydano standardową tarczę rozpylania tytanu o dużej czystości dla filmów elektronicznych "YS / T893-2013". Określono wymagania dla różnych zawartości zanieczyszczeń i całkowitej zawartości zanieczyszczeń dla trzech celów Ti czystości. Standard ten stopniowo standaryzuje wymagania czystości chaotycznego rynku docelowego Ti.

3.2 Średni rozmiar ziarna

Zazwyczaj cel Ti ma strukturę polikrystaliczną, a wielkość ziaren może być rzędu mikrometrów do milimetrów. Szybkość rozpylania drobnego celu krystalicznego jest szybsza niż cel zgrubnego ziarna, a cel mający niewielką różnicę w wielkości ziarna na powierzchni rozpylania jest spryskany. Rozkład grubości osadzonej folii jest również względnie jednorodny. Stwierdzono, że jeśli wielkość ziarna docelowego tytanu jest kontrolowana na mniej niż 100 μm, a zmiana wielkości ziarna jest utrzymywana w granicach 20%, jakość folii uzyskanej przez rozpylanie można znacznie poprawić. Średni rozmiar ziaren tarczy Ti dla układów scalonych na ogół musi wynosić 30 μm, a średnia wielkość ziarna celu Ti o bardzo dużym ziarnie wynosi 10 μm lub mniej.

3.3 Orientacja kryształów

Metal Ti jest ściśle upakowaną sześciokątną strukturą, a ponieważ atomy Ti są preferencyjnie napylane w kierunku, w którym atomy są najściślej ułożone w rozpylaniu, można uzyskać metodę zmiany struktury krystalicznej celu. aby osiągnąć najwyższy współczynnik rozpylania. Zwiększyć szybkość rozpylania. W chwili obecnej większość powierzchni kryształów z powierzchnią kryjącą z wbudowanym układem tytanowym {1013} ma więcej niż 60%, orientacja ziaren celu wytwarzanego przez różnych producentów jest nieco inna, a orientacja kryształu celu Ti jest jednolita dla grubość napylonej warstwy folii. Wpływ jest również większy. Rozmiar folii płaskiego wyświetlacza i powłoki dekoracyjnej jest stosunkowo gruby, a zatem wymagania orientacji ziarna odpowiedniego celu Ti są stosunkowo niskie.

3.4 Strukturalna jednolitość

Strukturalna jednolitość jest również jednym z ważnych wskaźników do badania jakości celów. W przypadku tarczy Ti wymagana jest nie tylko płaszczyzna rozpylania tarczy, ale także składowa normalnego kierunku, orientacja ziarna i średnia jednorodność wielkości ziaren powierzchni napylającej. Tylko w ten sposób cel Ti może otrzymać folię Ti o jednolitej grubości i niezawodnej jakości i jednorodnej wielkości ziarna w tym samym okresie czasu.

3.5 Geometria i wymiary

Głównie odzwierciedlone w dokładności przetwarzania i jakości przetwarzania, takich jak rozmiar przetwarzania, płaskość powierzchni, szorstkość i tak dalej. Jeśli odchylenie kąta otworu montażowego jest zbyt duże, nie można go poprawnie zainstalować; mała grubość wpłynie na żywotność tarczy; powierzchnia uszczelniająca i rozmiar rowka uszczelniającego będą zbyt szorstkie, co spowoduje problemy w próżni po zainstalowaniu celu, powodując poważny wyciek wody; Szorstka obróbka powierzchni może sprawić, że powierzchnia tarczy będzie pełna wypukłych końcówek. Pod działaniem efektu końcówki, potencjał tych podniesionych końcówek zostanie znacznie zwiększony, powodując w ten sposób wyładowanie dielektryczne, ale nadmierny występ jest przeznaczony do rozpylania. Jakość i stabilność są niekorzystne.

3.6 połączenie zgrzewane

Obecnie istnieje wiele artykułów dotyczących badań nad odmiennym spawanie dyfuzyjnego metalu Ti / Al. Zasadniczo spawanie dyfuzyjne tytanu o wysokiej temperaturze topnienia i materiałów aluminiowych o niskiej temperaturze topnienia opiera się głównie na technologii łączenia dyfuzyjnego pod próżnią, jednokierunkowego lub dwukierunkowego ciśnienia lub termicznych izostatyków. Technologia ciśnieniowa realizuje połączenie bezpośredniego dyfuzji w średniociśnieniowym medium i niskiej temperaturze z tytanu i aluminium. Istnieje wielu krajowych producentów spawania stopów Ti / Cu i Cu, ale jest kilka artykułów naukowych.

4, perspektywy docelowe Ti

Globalne docelowe bazy produkcyjne szybko gromadzą się w Azji. Dzięki dynamicznemu rozwojowi zaawansowanych technologicznie branż, takich jak krajowe półprzewodnikowe układy scalone, płaskie wyświetlacze panelowe i powłoki dekoracyjne, rynek docelowy w Chinach rozszerza się i stopniowo staje się jednym z największych na świecie obszarów zapotrzebowania na cienkie powłoki. Rozwój oferuje szanse i wyzwania.

W ostatnich latach, pod kierownictwem funduszu zintegrowanego przemysłu obwodowego, głównych krajowych projektów w dziedzinie nauki i technologii (01, 02, 03) i lokalnych funduszy, inwestycje w przemysł zintegrowany można nazwać gorącymi. Według statystyk, tylko w ciągu dwóch lat od 2015 do 2016 roku, krajowych Zapowiedział, że istnieje aż 44 waflowych linii produkcyjnych w budowie lub planowane do uruchomienia, w tym 300 mm, 18 mm, 200 mm20 i 150 mm. Kierując się ogromnym zapotrzebowaniem rynku, branża docelowa z pewnością przyciągnie uwagę i uwagę odpowiednich instytutów badawczych i przedsiębiorstw w Chinach oraz zainwestuje w siłę roboczą, zasoby materialne i zasoby finansowe, aby opracować i wyprodukować kontrolowane magnetycznie cele rozpryskiwania.

Jako unikalna gałąź docelowego pola, cele Ti są wykorzystywane zarówno w procesach półprzewodnikowych Al i Cu, i są szeroko stosowane w przemyśle wyświetlaczy ciekłokrystalicznych i przemyśle powłok dekoracyjnych. Obecnie podstawy badań i rozwoju oraz produkcji celów Ti koncentrują się głównie w Pekinie, Guangdong, Jiangsu, Zhejiang i Gansu. Ze względu na ograniczenia docelowej czystości surowca, urządzeń produkcyjnych oraz badań procesu i technologii rozwoju, chiński docelowy przemysł Ti jest wciąż w powijakach. Krajowe przedsiębiorstwa zajmujące się docelową produkcją Ti mają zasadniczo niską jakość i technologię, stosując tradycyjne metody przetwarzania i opierając się na cenie, aby wygrać. Niskokrdzeni producenci materiałów wybuchowych lub zakłady przetwórstwa odlewni o ograniczonym koszcie. Skala produkcji jest niewielka, różnorodność jest pojedyncza, a technologia wciąż jest niestabilna. Do tej pory Chiny (w tym Tajwan, Chiny) mają tylko kilka profesjonalnych firm, które produkują cele, takie jak Yanyijin, Jiangfeng Electronics itd., Które produkują dalekosiężne cele Ti. Z dala od potrzeb rozwoju rynku, wiele celów Ti wciąż wymaga importu z zagranicy. Surowce metalowych Ti o wysokiej czystości już osiągnęły przełom, ale większość z nich musi polegać na imporcie.

Jako materiał specjalnego przeznaczenia, cel Ti ma silny cel zastosowania i jasne tło aplikacji. Technologia oczyszczania metalurgicznego do odrywania od metalowej technologii topienia próżniowego Ti, EB, nieniszczącej technologii testowania wlewków Ti, technologii analizy zanieczyszczeń dla Ti o wysokiej czystości, technologii wytwarzania Ti, technologii przygotowania do maszyny do napylania, procesu rozpylania i testowania wydajności folii technologia Badanie samego celu Ti nie ma żadnego sensu. Rozwój i produkcja celów Ti oraz późniejsze ulepszenia aplikacji obejmują cały łańcuch przemysłu od surowców poprzedzających do producentów przemysłowych urządzeń pośrednich i docelowych producentów, aby opracować i osiągnąć docelowe układy powłok celulozowych Ti. Związek pomiędzy osiągnięciem celu Ti a właściwościami napylonej folii jest korzystny dla uzyskania właściwości folii, które spełniają wymagania aplikacji, a także jest korzystny dla lepszego wykorzystania celu, w pełni wywierając wpływ i promując rozwój docelowa branża.

Obecnie przemysł zintegrowany rozwija się w Chinach. Szanse i wyzwania współistnieją. Jeśli nie wykorzystamy okazji do zlokalizowania docelowej produkcji, produkcji folii i sprzętu testującego, różnica między Chinami a poziomem międzynarodowym z pewnością się zwiększy. Nie tylko nie jest w stanie odzyskać rynku krajowego zajmowanego przez inwestorów zagranicznych, ale także konkurować na rynku międzynarodowym.