Вакуум бүрхүүлд агаар мандлын хяналт нь хальсны чанар болон процессын тогтвортой байдалд нөлөөлдөг хамгийн үндсэн хүчин зүйлсийн нэг юм. Бүрхүүлтэй камер нь вакуум дор ажилладаг ч тунадасжуулалтын орчин нь бүрэн "хийгүй" орон зай биш юм. Үлдэгдэл хий, процессын хий, урвалд ордог хий, хийн урсгал, ажлын даралт, шахах нөхцөл нь плазм болон тунадасжуулалтын төрөл зүйлтэй тасралтгүй харилцан үйлчилдэг.
Бодит үйлдвэрлэлд бай, катод, суурь эсвэл цахилгаан хангамжтай холбоотой мэт харагдах олон бүрхүүлийн согог нь эцсийн дүндээ тогтворгүй агаар мандлын хяналттай холбоотой байж болно. Тогтворгүй хальсны өнгө, муу наалдац, хэвийн бус хальсны эсэргүүцэл, хэт их нуман хэлбэр, жигд бус хальсны зузаан, зүү нүх, багц хоорондын хэлбэлзэл зэрэг асуудлууд нь ихэвчлэн процессын агаар мандлын өөрчлөлттэй нягт холбоотой байдаг.
Тиймээс үйлдвэрлэлийн PVD системийн хувьд агаар мандлын хяналтыг зүгээр л хийн урсгал хэмжигчийг тохируулах гэж үзэж болохгүй. Энэ нь суурь даралт, үлдэгдэл хийн найрлага, процессын хийн урсгал, ажлын даралт, хийн хэсэгчилсэн даралт, шахах дамжуулалт, плазмын нөхцөл, реактив хийн хариу үйлдлийг хамарсан зохицуулалттай үйл явц юм.
1. Эхний алхам бол хийн шахалт биш, харин суурийн вакуумыг хянах явдал юм
Үйлдвэрлэлийн явцад гаргадаг нийтлэг алдаа бол вакуум камерын нөхцөл байдлыг үл тоомсорлож, процессын хийн параметрүүдэд анхаарлаа төвлөрүүлэх явдал юм.
Процессын хий нэвтрүүлэхээс өмнө бүрэх камер нь зохих суурь даралтад хүрэх ёстой. Хангалттай бага суурь даралт нь үлдэгдэл хүчилтөрөгч, усны уур, нүүрсустөрөгч болон бусад бохирдуулагчийг бууруулахад тусалдаг. Эдгээр үлдэгдэл хий нь тунадасжих процесст оролцож, ургаж буй хальсанд нэгдэж, хальсны найрлага, бичил бүтэц, наалдац, оптик эсвэл цахилгаан шинж чанарт нөлөөлдөг.
Энэ нь ялангуяа реактив PVD процессуудад чухал ач холбогдолтой. Жишээлбэл, нитрид эсвэл исэлд тунадах үед реактив хий нь камерт үлдсэн хяналтгүй хүчилтөрөгч эсвэл усны уураас ялгагдах ёстой. Үгүй бол массын урсгалын хянагч хэвийн ажиллаж байсан ч реактив агаар мандлын бодит хэмжээ нь процессын жороос мэдэгдэхүйц хазайж болзошгүй.
Практик үйлдвэрлэлд, хэрэв ижил жороор гэнэт өөр өөр бүрхүүлийн үр дүн гарвал эхний асуулт нь үргэлж зорилтот чадал өөрчлөгдсөн эсэх байх ёсгүй. Мөн суурь даралт, шахах хугацаа, камерын цэвэр байдал, үлдэгдэл хийн нөхцөл өөрчлөгдсөн эсэхийг шалгах шаардлагатай.
2. Шахуургын доошлох зан төлөв нь чухал үйл явцын үзүүлэлт юм
Эрүүл вакуум систем нь харьцангуй тогтвортой, давтагдах боломжтой шахах шинж чанартай байх ёстой.
Хэрэв камер нь шаардлагатай суурь даралтад хүрэхэд ердийнхөөс хамаагүй удаан хугацаа зарцуулдаг бол энэ нь хий ялгаруулалт ихэссэн, бохирдол ихэссэн, вакуум гоожсон, насосны ажиллагаа муудсан, эсвэл камер доторх хэт их чийгшил байгааг илтгэж болно.
Хийн ялгаралтын ердийн эх үүсвэрүүдэд суурь материал, бэхэлгээ, полимер үлдэгдэл, вакуум тос, бохирдсон камерын гадаргуу, шингэсэн чийг орно. Зарим материалууд камер хүлээн зөвшөөрөгдөх даралтад хүрсний дараа хий ялгаруулсаар байж болох бөгөөд энэ нь тунадасжуулалтын явцад тогтворгүй процессын нөхцөл байдалд хүргэдэг.
Тиймээс шахах хугацаа, эцсийн даралт, даралтын өсөлтийн хурд болон процессын тогтвортой байдлын хоорондын хамаарал нь вакуум системийн нөхцөл байдлын талаар үнэ цэнэтэй мэдээллийг өгч чадна.
Үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн хувьд шахуургын системээс тусгаарласны дараа даралтын өсөлтийн зан төлөвийг хянах нь жинхэнэ алдагдал болон хэвийн хий алдалтын хооронд ялгахад тусалдаг. Энэ нь ялангуяа алдааг олж засварлах үед ашигтай байдаг.
3. Ажлын даралт нь тээврийн орчныг тодорхойлдог
Тохирох суурь вакуумд хүрсний дараа процессын хий нэвтрүүлж, камер нь ажлын даралтын горимд ордог.
Ажлын даралт нь цацагдсан атом, ион, электронуудын дундаж чөлөөт замд шууд нөлөөлдөг. Тиймээс энэ нь плазмын шинж чанар, тунадасны хурд, ионжуулалт, бөөмсийн тархалт, тунадасны урсгалын өнцгийн тархалтад нөлөөлдөг.
Харьцангуй бага даралттай үед шүршигч бодисууд камераар цөөн мөргөлдөөнтэйгөөр дамжин өнгөрч, илүү чиглэлтэй тунадасны урсгал үүсгэдэг. Энэ нь тодорхой хэрэглээнд ашигтай байж болох ч нарийн төвөгтэй гурван хэмжээст бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд сүүдэрлэх нөлөөг нэмэгдүүлж болзошгүй юм.
Даралт нэмэгдэхийн хэрээр тунадасны төрөл зүйл болон хийн молекулуудын хоорондох мөргөлдөөн улам олон удаа тохиолддог. Тунадасны урсгал илүү тархай бутархай болж, хонхойсон гадаргуу дээрх бүрхүүлийг сайжруулж болох ч тунадасны үр ашгийг бууруулж, хальсны морфологийг өөрчилж болно.
Тиймээс ажлын даралтыг зүгээр л "зөв тохируулах" шаардлагатай утга гэж үзэж болохгүй. Энэ нь тунадасны зүйлийн тээвэрлэлтийн кинетикт шууд нөлөөлдөг процессын хувьсагч юм.
4. Хийн урсгал ба даралт нь ижил зүйл биш
Практик PVD ажиллагаанд хийн урсгалыг ихэвчлэн массын урсгалын хянагч (MFC) ашиглан хянадаг бол камерын даралтыг хийн оролт болон шахах хүчин чадлын тэнцвэрээр тодорхойлдог.
Энэ ялгаа нь маш чухал юм.
Ижил хийн урсгалын хурд нь өөр өөр вакуум системийн нөхцөлд ижил ажлын даралтыг үүсгэдэг гэсэн үг биш юм. Хэрэв шахах хурд, дроссель хавхлагын байрлал, камерын дамжуулах чадвар эсвэл дотоод хийн урсгалын зам өөрчлөгдвөл үүссэн даралт мөн өөрчлөгдөж болно.
Жишээлбэл, хэрэв дроссель хавхлага эсвэл шахах систем хэвийн бус ажиллаж байвал оператор даралтын хазайлтыг нөхөхийн тулд хийн урсгалыг нэмэгдүүлж болно. Хэдийгээр даралт түр зуур зорилтот утгадаа эргэн орж болох ч бодит хийн урсгал болон плазмын нөхцөл байдал аль хэдийн өөрчлөгдсөн байж магадгүй юм.
Тиймээс туршлагатай технологийн инженерүүд аль нэг параметрийг дангаар нь технологийн цорын ганц лавлагаа болгон ашиглахын оронд хийн урсгал болон камерын даралтыг ерөнхийдөө хамтад нь хянадаг.
5. Реактив хийн хяналт илүү мэдрэмтгий байдаг
TiN, CrN, TiAlN, Al₂O₃, SiO₂ болон бусад нэгдлүүдийн бүрхүүл зэрэг реактив PVD процессуудын хувьд агаар мандлын хяналт нь илүү төвөгтэй болдог.
Идэвхтэй хий нь хальс үүсэхэд шууд оролцдог. Азот, хүчилтөрөгч, ацетилен, метан эсвэл бусад идэвхтэй хий нь ууршсан эсвэл цацагдсан бодисуудтай урвалд орж, хальсны эцсийн найрлагыг тодорхойлж болно.
Тиймээс реактив хийн парциал даралтын бага зэргийн өөрчлөлт нь хальсны шинж чанарт мэдэгдэхүйц өөрчлөлт үүсгэж болзошгүй юм.
Жишээлбэл, азотын урсгал хангалтгүй байх нь дутуу нитридацид хүргэж болзошгүй бол хэт их азот нь тунадасны хурд, плазмын шинж чанар, байны зан төлөв, хальсны найрлагад нөлөөлж болзошгүй. Реактив магнетрон цацалтын үед хэт их реактив хийн нэвтрэлт нь байны хордлогод хүргэж болзошгүй бөгөөд энэ нь байны гадаргуу дээр нэгдлийн давхарга үүсч, цацалтын шинж чанарыг өөрчилдөг.
Ийм учраас реактив цацалт нь уламжлалт металлын тунадаснаас илүү нарийн процессын хяналтыг шаарддаг.
6. Байнгын хордлого нь агаар мандлын хяналтын ердийн асуудал юм
Реактив магнетрон цацалтын үед байны хордлого нь агаар мандлын хяналттай холбоотой хамгийн түгээмэл асуудлуудын нэг юм.
Идэвхтэй хийн парциал даралт тодорхой хязгаараас хэтэрсэн үед байны гадаргуу нь нэгдлийн давхаргаар бүрхэгдэж болно. Дараа нь бай нь металл цацалтын төлөвөөс хортой төлөв рүү шилждэг.
Энэ шилжилт нь цацалтын хурд, цэнэг алдалтын хүчдэл, цэнэг алдалтын гүйдэл, хоёрдогч электрон ялгаруулалт, тунадасны хурд, хальсны найрлагад өөрчлөлт оруулж болно.
Урвалттай хийн урсгал ба байны нөхцөл байдлын хоорондын хамаарал нь ихэвчлэн шугаман бус байдаг тул асуудал улам бүр төвөгтэй болж байна. Хийн урсгалын багахан өөрчлөлт нь процессын төлөв байдалд харьцангуй их өөрчлөлт үүсгэж болзошгүй.
Тиймээс их хэмжээний үйлдвэрлэлийн хувьд зөвхөн тогтмол реактив хийн урсгалд найдах нь хангалтгүй байж магадгүй юм. Илүү дэвшилтэт системүүд нь реактив тунадасны цонхыг тогтворжуулахын тулд оптик ялгаруулалт, гадагшлуулах шинж чанар, хэсэгчилсэн даралтын хэмжилт эсвэл бусад процессын дохионууд дээр суурилсан хаалттай гогцооны хяналтыг ашиглаж болно.
7. Танхимын цэвэр байдал нь агаар мандлын тогтвортой байдалд шууд нөлөөлдөг
Агаар мандлын хяналт нь зөвхөн хийн хангамжийн системээс хамаардаггүй. Бүрхүүлтэй камерын дотоод байдал нь адил чухал юм.
Давтагдсан үйлдвэрлэлийн мөчлөгийн үед бүрэх материал нь камерын хана, бамбай, суурь бэхэлгээ болон бусад дотоод эд ангиудад аажмаар хуримтлагддаг. Эдгээр ордууд нь бөөмсийн бохирдол эсвэл хийн ялгаралтын эх үүсвэр болж болзошгүй. Зарим ордууд нь дараагийн халаалт болон плазмын ажиллагааны үед процессын хийтэй урвалд орох эсвэл өмнө нь шингээсэн хий ялгаруулж болно.
Энэ нь процессын жор өөрчлөгдөөгүй байсан ч бодит камерын уур амьсгалыг аажмаар өөрчилж чадна.
Ийм учраас камерыг тогтмол цэвэрлэх, бамбай солих, бэхэлгээний засвар үйлчилгээ, вакуум битүүмжлэлийн үзлэг хийх нь агаар мандлын менежментийн чухал хэсэг юм.
Тогтвортой PVD процесс нь зүгээр л тогтвортой жорын үр дүн биш юм. Энэ нь камер доторх харьцангуй тогтвортой физик орчныг хадгалахаас хамаарна.
8. Хийн түгээлт нь хийн хэмжээ шиг чухал
Өөр нэг практик асуудал бол камерт орж буй хийн нийт хэмжээ нь жигд үйл явцын уур амьсгалыг баталгаажуулдаггүй явдал юм.
Хийн оролт, шүршүүрийн толгой, хаалт, шахах порт, тохируулагч хавхлага, суурь эзэмшигчийн загвар, байрлал нь хий нь камер дотор хэрхэн тархахыг тодорхойлдог.
Хийн тархалт муу байх нь урвалд ордог хийн концентраци эсвэл плазмын нягтралд орон нутгийн хэлбэлзэл үүсгэж болзошгүй. Үүний үр дүнд суурь дээрх өөр өөр байрлалд хальсны найрлага эсвэл зузаан нь өөр байж болно.
Энэ нь ялангуяа том талбай бүхий бүрхүүлийн систем болон өндөр ачааллын багтаамжтай үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн хувьд чухал юм.
Тиймээс вакуум бүрэх машиныг оновчтой болгохдоо хийн урсгалын загварыг плазмын эх үүсвэрийн тохиргоо, субстратын эргэлт, шахах геометр, камерын бүтэцтэй хамт авч үзэх хэрэгтэй.
9. Бүрхүүл гэнэт өөрчлөгдөхөд эхлээд агаар мандлыг шалгана уу
Бодит үйлдвэрлэлд бүрхүүлийн асуудал нь ихэвчлэн өнгө, хатуулаг, наалдац, хальсны зузаан эсвэл цахилгаан гүйцэтгэлийн огцом өөрчлөлт хэлбэрээр илэрдэг.
Ийм зүйл тохиолдвол тунадасны хүч, субстратын хазайлт эсвэл тунадасны хугацааг нэн даруй тохируулах нь зүйтэй. Гэсэн хэдий ч агаар мандалтай холбоотой хувьсагчдыг эхлээд шалгах хэрэгтэй.
Алдааг олж засварлах практик дараалал нь одоогийн үйлдвэрлэлийн өгөгдлийг ердийн процессын нөхцөлтэй харьцуулах явдал юм: суурь даралт, шахах хугацаа, ажлын даралт, процессын хийн урсгал, реактив хийн урсгал, дроссель хавхлагын байрлал, гадагшлуулах хүчдэл/гүйдэл, суурь температур, тунадасны хурд.
Хэрэв эдгээр параметрүүдийн аль нэг нь өөрчлөгдсөн бол энэ нь зүгээр л бүрхүүлийн жорыг өөрчлөхөөс илүү шууд тайлбар өгч магадгүй юм.
Ялангуяа хийн урсгалын тохиргоо өөрчлөгдөөгүй боловч камерын даралт өөрчлөгдсөн бол асуудал нь бүрэх материалд өөрөө биш харин шахах систем, даралтыг хянах хавхлага, хийн хангамж, камерын дамжуулах чадвар эсвэл алдагдлын нөхцөлд байж болно.
10. Агаар мандлын хяналт нь эцсийн дүнд системийн хяналтын асуудал юм
Аж үйлдвэрийн вакуум бүрхүүлээс хуримтлагдсан практик туршлагаас харахад агаар мандлын хяналтыг нийт вакуум системээс салгаж болохгүй.
Вакуум насос нь камерын шахах чадварыг тодорхойлдог. Хий дамжуулах систем нь хийн оролтыг тодорхойлдог. Хийн тохируулагч хавхлага нь хийн урсгал ба камерын даралтын хоорондын хамаарлыг зохицуулдаг. Плазмын эх үүсвэр нь хийн хэрхэн ионжиж, тунадасны төрөл зүйлтэй хэрхэн харилцан үйлчлэлцэж байгааг тодорхойлдог. Субстратын систем нь ажлын хэсэг нь плазмтай хэрхэн харилцан үйлчлэлцэж байгааг тодорхойлдог.
Эдгээр системүүд нэгэн зэрэг ажилладаг бөгөөд нэг параметрийн өөрчлөлт нь бусад хэд хэдэн системд нөлөөлж болно.
Тиймээс боловсорсон PVD процесс нь ганц тогтмол параметрт найдахаас илүү тогтвортой процессын цонхыг бий болгох ёстой. Зорилго нь вакуум даралт, хийн урсгал, плазмын шинж чанар, субстратын нөхцөл, тунадасны параметрүүд нь үйлдвэрлэлийн туршид хяналттай хязгаарт хэвээр байхыг баталгаажуулах явдал юм.
Дүгнэлт
Агаар мандлын хяналт нь тогтвортой вакуум бүрхүүлийн үндсэн элементүүдийн нэг юм. Суурийн даралт болон үлдэгдэл хийн менежментээс эхлээд ажлын даралт, хийн урсгал, реактив хийн хэсэгчилсэн даралт, байны хордлого, камерын цэвэр байдал хүртэл хүчин зүйл бүр эцсийн бүрхүүлд нөлөөлж болно.
Уламжлалт PVD тунадасны хувьд тогтвортой агаар мандлын нөхцөл нь давтагдах боломжтой хальсны ургалтын үндэс суурийг тавьдаг. Реактив цацалт болон бусад плазмын тусламжтайгаар хийгддэг процессуудын хувьд хийн найрлага нь хальс үүсэхэд шууд оролцдог тул агаар мандлын нарийн хяналт бүр ч чухал болдог.
Тиймээс агаар мандлын хяналтын жинхэнэ зорилго нь зүгээр л тодорхой даралт эсвэл хийн урсгалын утгыг хадгалах биш, харин плазм, тунадасны төрөл зүйл, субстрат болон урвалд ордог агаар мандал нь хяналттай төлөвт байх тогтвортой, дахин боловсруулагдах тунадасны орчныг бүрдүүлэх явдал юм.
Аж үйлдвэрийн вакуум бүрэх тоног төхөөрөмжийн хувьд вакуум шахах систем, хий дамжуулах систем, даралтыг хянах систем, плазмын эх үүсвэр, камерын бүтэц, процессыг хянах програм хангамжийн зохицуулалттай дизайн шаардлагатай.
-Энэ нийтлэлийг нийтэлсэнвакуум бүрэх тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгчЖэнхуа тоос сорогч
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 8-р сарын 8