Pengembangan target titanium sputtering magnetron ditinjau

Pengembangan magnetron sputtering Target titanium ditinjau

IKS PVD, pembuatan mesin pelapisan vakum PVD, kontak dengan kami sekarang, iks.pvd @ foxmail.com

Sebagai bahan film tipis fungsional yang penting di bidang informasi elektronik, titanium dengan kemurnian tinggi dalam permintaan cepat dengan perkembangan pesat IC China, tampilan pesawat, energi matahari dan industri lainnya. Teknologi magnetron sputtering (PVD) adalah salah satu teknologi kunci untuk menyiapkan bahan film tipis, dan bahan sputtering titanium kemurnian-kemurnian tinggi adalah bahan utama yang dapat dikonsumsi dalam teknologi magnetron sputtering, yang memiliki prospek aplikasi pasar yang luas. Titanium menargetkan material sebagai bahan pelapis bernilai tambah tinggi, dalam aspek seperti kemurnian kimia, kinerja organisasi memiliki persyaratan yang ketat, konten teknis yang tinggi, kesulitan pemrosesan yang besar, target perusahaan manufaktur bahan di negara kita mulai relatif terlambat di bidang yang tinggi. -menyusul target bahan manufaktur, relatif terbelakang dalam hal kemurnian bahan baku dasar, teknik persiapan seperti target pengendalian, teknologi inti teknologi cetak di dalam dan di luar negeri juga memiliki celah tertentu. Bertujuan pada aplikasi high-end hilir, pengembangan bahan target sputtering titanium berkinerja tinggi merupakan ukuran penting untuk mewujudkan penelitian independen dan pengembangan bahan-bahan utama dalam industri manufaktur informasi elektronik dan mempromosikan transformasi high-end dan peningkatan industri titanium .

Persyaratan aplikasi dan kinerja dari target titanium

Magnetron sputtering Ti target material terutama digunakan dalam industri elektronik dan informasi, seperti sirkuit terpadu, tampilan layar pesawat dan bidang pelapisan dekorasi industri mobil dekorasi rumah, seperti lapisan dekorasi kaca dan pelapis dekorasi hub. Kebutuhan material target industri yang berbeda juga sangat berbeda, terutama termasuk: kemurnian, struktur mikro, kinerja pengelasan, akurasi dimensi dan beberapa aspek, persyaratan indeks spesifik adalah sebagai berikut :

1) Kemurnian: sirkuit tidak terintegrasi: 99,9%; Sirkuit terpadu untuk: 99,995%, 99,99%.

2) Mikro: Sirkuit tidak terintegrasi: butir rata-rata kurang dari 100 mikron; Sirkuit terpadu: butir rata-rata kurang dari 30 mikron, butir ultrafine rata-rata kurang dari 10 mikron

3) Kinerja pengelasan: sirkuit tidak terintegrasi: pemateri, monomer; Sirkuit terpadu untuk: monomer, brazing, pengelasan difusi

4) Akurasi dimensi: untuk sirkuit non-terintegrasi: 0.1mm; Untuk sirkuit non-terpadu: 0.01mm.

1.1 Ti target material untuk sirkuit terintegrasi

Ti target kemurnian material sirkuit terpadu terutama lebih besar dari 99,995% dan di atas, dan saat ini terutama tergantung pada impor. Pada 2013, industri sirkuit terpadu China mencapai pendapatan penjualan 250,8 miliar yuan dan volume impor 231,3 miliar dolar AS, menjadi komoditas impor terbesar China untuk pertama kalinya. Pada tahun 2014, pendapatan penjualan industri sirkuit terpadu adalah 267,2 miliar yuan, dan volume impor masih mencapai 217,6 miliar dolar AS. Bahan target untuk sirkuit terpadu menempati bagian besar dalam pasar material target global.

Bahan target Ti: produksi Ti berkemurnian tinggi terutama terkonsentrasi di Amerika Serikat, Jepang dan negara-negara lain, seperti Honeywell dari Amerika Serikat, toho Jepang dan Osaka titanium industri Jepang. Sejak 2010, Beijing nonferrous metal research institute, zunyi titanium industry dan ningbo chuangrun telah berturut-turut meluncurkan produk Ti kemurnian tinggi domestik, tetapi stabilitas produk masih perlu ditingkatkan.

Ti: struktur pengembangan bahan target awal ruang pengecoran keuntungan besar, penggunaan utama dari mesin sputtering magnetron 100 ~ 150 mm, dan daya kecil, sputtering film lebih tebal, ukuran chip lebih besar, kinerja tunggal dari bahan target dapat memenuhi persyaratan penggunaan mesin pada saat itu, sirkuit terpadu dengan bahan target Ti terutama dari 100 ~ 150 mm monomer dan kombinasi target, seperti tipe umum 3180, tipe 3290 bahan target, dll. Tahap kedua, sesuai dengan perkembangan hukum Moore, chip, linewidth sempit, pengecoran terutama menggunakan 150 ~ 200 mm mesin sputtering, dalam rangka meningkatkan ruang laba, mesin peningkatan daya sputtering, ini membutuhkan bahwa ukuran peningkatan target, sambil menjaga konduktivitas termal yang tinggi, harga rendah dan kekuatan tertentu, periode ini Ti menargetkan material dengan paduan aluminium backplane difusi pengelasan dan brazing backboard paduan tembaga dua struktur diberikan prioritas, seperti TN khas, TTN jenis, jenis bahan target Endura5500, dll. Pada tahap ketiga, dengan pengembangan sirkuit terpadu, lebar garis chip menjadi lebih sempit. Pada saat ini, pabrik pembuat chip terutama menggunakan mesin sputtering 200 ~ 300mm. Untuk lebih meningkatkan ruang laba, kekuatan sputtering dari mesin meningkat, yang membutuhkan ukuran bahan target yang akan ditingkatkan, sambil mempertahankan konduktivitas termal yang tinggi dan intensitas yang cukup. Pada periode ini, target Ti terutama dilas dengan back plate tembaga, seperti target tipe SIP mainstream.

Ti menargetkan pemrosesan material dan aspek manufaktur: pasar awal di dalam dan luar negeri, oleh Amerika Serikat, Jepang dan produsen besar lainnya bahan target monopoli, setelah 2000 tahun industri manufaktur domestik secara bertahap masuk ke pasar target, target low end untuk mulai mengimpor kemurnian tinggi Ti pengolahan bahan baku, dalam beberapa tahun terakhir oleh perkembangan pesat perusahaan manufaktur bahan Ti target domestik, pangsa pasar secara bertahap diperluas ke Taiwan, Eropa dan Amerika Serikat dan pasar lainnya, seperti YouYan juta emas dan Jiang Feng dua target fokus perusahaan elektronik manufaktur material selama bertahun-tahun. Perusahaan manufaktur target domestik juga mengembangkan bahan target bersama-sama dengan produsen mesin sputtering magnetron domestik untuk mempromosikan pengembangan industri magnetron sputtering sirkuit domestik.

1.2 Ti menargetkan material untuk tampilan pesawat

Menampilkan panel datar termasuk: liquid crystal display (LCD), plasma display (PDP), tampilan luminescence medan (el), tampilan emisi medan (FED).

Saat ini, pasar LCD adalah yang terbesar di pasar display panel datar dengan pangsa lebih dari 90%. Layar LCD diyakini sebagai prospek aplikasi layar datar paling banyak, sangat memperluas jangkauan aplikasi monitor, monitor komputer notebook, monitor komputer desktop, TV LCD definisi tinggi dan komunikasi seluler, semua jenis produk LCD tipe baru memukul kebiasaan hidup orang, dan mempromosikan perkembangan pesat industri informasi dunia. Teknologi Tft-lcd adalah sejenis teknologi yang menggabungkan teknologi mikroelektronika dan teknologi kristal cair dengan terampil. Saat ini, telah menjadi teknologi utama tampilan pesawat, yang terbagi menjadi al-mo, al-ti, cu-mo dan proses lainnya.

Film tipis dari tampilan planar sebagian besar dibentuk oleh sputtering. Al, Cu, Ti, Mo dan target lainnya adalah target logam utama untuk tampilan pesawat saat ini. Kemurnian target Ti untuk tampilan pesawat lebih dari 99,9%. Bahan baku ini bisa dibuat di China. Tft-lcd6 garis generasi MENGGUNAKAN bahan target Ti datar dengan ukuran besar, bahan back-cooled back plate target paduan tembaga digunakan dalam struktur, dan CLP panda diterapkan.

Saat ini, garis generasi tertinggi di dunia yang dibangun secara independen oleh China - garis generasi Hefei 10.5 terutama menghasilkan layar kristal cair definisi tinggi ukuran besar (uhd), dengan kapasitas desain 90.000 substrat kaca per bulan. Ukuran substrat kaca adalah 3,370x2,940mm, dengan total investasi sebesar 40 miliar yuan. Ini akan dimasukkan ke dalam produksi pada kuartal kedua 2018.

2. Magnetron sputtering Ti teknologi persiapan target

Ti teknologi persiapan bahan baku dan metode bahan target sesuai dengan proses produksi dapat dibagi menjadi (selanjutnya disebut sebagai billet EB) dan melarutkan berkas elektron elektron dari tanur listrik tungku peleburan abu-abu (selanjutnya disebut sebagai (VAR) billet) dua jenis besar, dalam proses persiapan bahan target, selain ketat mengontrol kemurnian material, kepadatan, ukuran butir dan orientasi kristal, kondisi proses perlakuan panas, proses pembentukan selanjutnya perlu dikontrol secara ketat, untuk memastikan kualitas bahan target.

Untuk bahan baku Ti kemurnian tinggi, elemen pengotor dengan titik leleh tinggi dalam matriks Ti biasanya dihilangkan dengan elektrolisis leleh, dan kemudian dimurnikan lebih lanjut dengan peleburan sinar elektron vakum. Vacuum electron beam smelting adalah dengan menggunakan penembakan sinar elektron berenergi tinggi pada permukaan logam, dan kemudian suhu secara bertahap meningkat sampai logam meleleh. Unsur-unsur dengan tekanan uap tinggi akan menjadi yang pertama menguap, dan unsur-unsur dengan tekanan uap rendah akan tetap mencair. Semakin besar perbedaan antara elemen pengotor dan tekanan uap dari matriks, semakin baik efek pemurniannya. Namun, keuntungan dari pemurnian vakum setelah peleburan adalah bahwa elemen pengotor dalam matriks Ti dapat dihilangkan tanpa memasukkan kotoran lain. Oleh karena itu, ketika 99,99% elektrolit Ti dielektrolisis oleh peleburan elektron dalam lingkungan vakum tinggi (10-4 di atas), elemen pengotor (Fe, Co, Cu) dengan tekanan uap jenuh lebih tinggi daripada tekanan uap jenuh dari elemen Ti itu sendiri ( Fe, Co, Cu) dalam bahan baku akan diberikan prioritas untuk gelombang, sehingga dapat mengurangi kandungan kotoran dalam matriks dan mencapai tujuan pemurnian. Logam kemurnian tinggi Ti dengan 99,995 + kemurnian dapat diperoleh dengan menggabungkan dua metode.

Untuk bahan baku dengan kemurnian 99,9% Ti, sponge kelas 0 Ti sebagian besar digunakan untuk dilebur dengan vakum tungku busur listrik habis pakai, dan kemudian kosong dibuka dengan penempaan panas untuk membentuk ukuran kecil kosong. Ti bahan baku logam dari persiapan dua metode melalui deformasi mekanik termal mengontrol seluruh permukaan mikro sputtering konsisten, kemudian mesin, mengikat, membersihkan dan proses pengemasan ke dalam persiapan sirkuit terpadu dengan magnetron sputtering Ti, bahan target untuk 300 mm mesin digunakan untuk bahan target Ti tinggi khusus, sebelum permukaan material target sputtering sebelum pengepakan dan sputtering mengurangi dipasang pada mesin sputtering digunakan untuk Membakar target waktu target (Burn-ingtime).

Metode preparasi material target Ti dari sirkuit terintegrasi memiliki teknologi yang kompleks dan biaya yang relatif tinggi .

3. Persyaratan teknis untuk bahan target Ti

Untuk memastikan kualitas film yang disimpan, kualitas bahan target harus dikontrol secara ketat. Setelah banyak latihan, faktor-faktor utama yang mempengaruhi kualitas bahan target Ti termasuk kemurnian, ukuran butir rata-rata, orientasi kristal dan keseragaman struktur, bentuk dan ukuran geometrik, dll.

3.1 Kemurnian

Kemurnian bahan target Ti memiliki pengaruh besar pada sifat-sifat film sputtering.

Semakin tinggi kemurnian bahan target Ti, semakin sedikit partikel unsur pengotor dalam film Ti sputtering, sehingga sifat film yang lebih baik, termasuk ketahanan terhadap korosi, sifat listrik dan optik. Namun, dalam aplikasi praktis, persyaratan kemurnian bahan target Ti untuk aplikasi yang berbeda berbeda. Misalnya, pelapisan dekorasi umum dengan persyaratan kemurnian material target Ti tidak menuntut, dan sirkuit terpadu, tampilan tubuh dan bidang lain dengan persyaratan kemurnian material target Ti jauh lebih tinggi. Sebagai sumber katoda dalam sputtering, elemen pengotor dan inklusi pori adalah sumber polusi utama. Inklusi stomata pada dasarnya akan dihapus dalam proses ingot deteksi cacat tak rusak. Inklusi stomatal yang tidak dicela akan menghasilkan fenomena tip discharge (Arcing) selama sputtering, dan kemudian mempengaruhi kualitas film tipis. Namun, konten elemen pengotor hanya dapat tercermin dalam hasil analisis elemen utuh. Semakin rendah kandungan pengotor total, semakin tinggi kemurnian bahan target Ti. Awal tidak kemurnian titanium sputtering target bahan domestik, adalah referensi untuk perusahaan manufaktur material target Ti domestik dan asing, setelah 2013 standar yang dikeluarkan oleh film elektronik YS / T893-2013 dengan bahan titanium sputtering kemurnian kemurnian tinggi, peraturan tiga kemurnian bahan target Ti konten pengotor tunggal dan konten pengotor total tuntutan yang berbeda, standar ini secara bertahap standarisasi kesibukan Ti target permintaan pasar.

3.2 ukuran butir rata-rata

Umumnya, material target Ti adalah struktur polikristalin, dengan ukuran butir mulai dari mikron sampai milimeter. Tingkat sputtering target biji-bijian ukuran kecil lebih cepat daripada target biji-bijian kasar, dan distribusi ketebalan sputtering film yang disimpan lebih seragam untuk target dengan perbedaan kecil dalam ukuran butir pada permukaan sputtering. Ditemukan bahwa jika ukuran butir target titanium dikendalikan di bawah 100 mikron, dan perubahan ukuran butir disimpan dalam 20%, kualitas film sputtering dapat sangat ditingkatkan. Ukuran butir rata-rata Ti yang ditargetkan untuk digunakan dalam sirkuit terpadu umumnya harus kurang dari 30 mikron, dan ukuran butir rata-rata kurang dari 10 mikron.

3.3 orientasi kristalisasi

Logam Ti adalah struktur heksagonal yang tersusun rapat. Karena atom-atom target Ti mudah digoda menurut arah atom-atom heksagonal tersusun paling rapat selama sputtering, laju sputtering dapat ditingkatkan dengan mengubah struktur kristal dari bahan target untuk mencapai tingkat sputtering tertinggi. Saat ini, keluarga kristal dari target Ti sputtering permukaan {1013} dari sirkuit yang paling terintegrasi lebih dari 60%, orientasi butir bahan target yang dihasilkan oleh produsen yang berbeda sedikit berbeda, dan arah kristal dari target Ti juga memiliki pengaruh besar. pada keseragaman ketebalan film sputtering. Ukuran film tampilan pesawat dan lapisan dekorasi relatif tebal, sehingga kebutuhan orientasi butir dari material target Ti relatif rendah.

3,4 keseragaman struktur

Keseragaman struktur juga merupakan salah satu indeks penting untuk mengevaluasi kualitas bahan target. Untuk target Ti, tidak hanya bidang sputtering dari material target, tetapi juga komposisi arah normal, orientasi butir dan rata-rata keseragaman ukuran butiran pada bidang sputtering diperlukan. Hanya dengan cara ini dapat Ti film dengan ketebalan seragam, kualitas handal dan ukuran butir yang konsisten diperoleh pada saat yang sama dalam kehidupan pelayanan bahan target Ti.

3,5 bentuk dan ukuran geometris

Hal ini terutama tercermin dalam presisi dan kualitas pemesinan, seperti ukuran pemesinan, kerataan permukaan, kekasaran, dll. Jika penyimpangan Sudut lubang pemasangan terlalu besar, maka tidak dapat dipasang dengan benar; Ketebalan kecil akan mempengaruhi kehidupan pelayanan target; Ukuran permukaan penyegelan dan alur penyegelan terlalu kasar, yang akan menyebabkan masalah vakum setelah material target dipasang dan menyebabkan kebocoran air. Target sputtering surface roughening treatment dapat membuat permukaan material target penuh dengan tip cembung yang kaya, di bawah efek efek tip, potensi dari ujung cembung ini akan sangat meningkat, sehingga memecah debit media, tetapi kualitas cembung sputtering yang terlalu besar dan stabilitas merugikan.

3,6 pengelasan las

Saat ini tentang Ti / Al berbeda difusi logam pengelasan kertas penelitian lebih, biasanya untuk titik leleh tinggi titanium dan pengelasan difusi titik leleh rendah dari bahan aluminium, terutama didasarkan pada satu arah atau dua arah tekanan atau teknologi vakum difusi ikatan panas teknologi penekanan isostatic diadopsi untuk mewujudkan titanium, bahan logam aluminium tekanan tinggi dalam ikatan difusi langsung suhu rendah. Ti / Cu dan paduan Cu pengelasan produsen domestik memiliki banyak aplikasi, tetapi beberapa makalah penelitian.

4. Prospek bahan target Ti

Basis manufaktur target global dengan cepat berkumpul di Asia. Dengan perkembangan pesat industri teknologi tinggi dalam negeri seperti sirkuit terpadu semikonduktor, tampilan pesawat dan lapisan dekoratif, pasar bahan target China berkembang dari hari ke hari, dan secara bertahap menjadi salah satu daerah permintaan terbesar di dunia untuk bahan target film tipis, yang memberikan peluang dan tantangan untuk pengembangan industri manufaktur material target China.

Dalam beberapa tahun terakhir, dalam dana industri sirkuit terpadu, ilmu pengetahuan nasional dan teknologi proyek utama (01, 02, 03) dan dana lokal, tim memimpin, investasi industri sirkuit terpadu adalah panas besar, menurut statistik, hanya 2015, 2016 dua tahun, domestik telah menyatakan dalam pembangunan atau perencanaan untuk memulai lini produksi wafer hingga 44, 300 dari mereka mm18 artikel, artikel 200 mm20, 6 150 mm. Didorong oleh permintaan pasar yang sangat besar, industri material target terikat untuk menarik perhatian dan perhatian dari lembaga penelitian ilmiah dan perusahaan yang relevan di China, dan telah menginvestasikan sumber daya manusia, materi dan keuangan dalam penelitian dan pengembangan serta produksi percikan yang dikendalikan-magnetik. target.

Materi target Ti, sebagai cabang unik bidang material target, telah diterapkan baik dalam proses Al semikonduktor dan proses Cu, dan telah banyak digunakan dalam industri LCD dan industri pelapisan dekoratif. Saat ini, Ti target bahan r & d dan basis produksi terutama terkonsentrasi di Beijing, Guangdong, Jiangsu, Zhejiang, Gansu dan tempat-tempat lain. Karena kemurnian bahan baku target, keterbatasan peralatan produksi dan teknologi penelitian dan pengembangan teknologi, Ti target industri manufaktur material di negara kita masih dalam tahap awal, perusahaan produksi bahan TI domestik target milik kualitas dan dasar ambang teknis rendah, metode pengolahan tradisional, pada harga untuk memenangkan tingkat rendah produsen bahan target sputtering, atau pabrik OEM keuntungan terbatas. Skala produksi kecil tunggal, varietas, teknologi juga tidak stabil, sejauh ini, China (termasuk Taiwan), hanya beberapa perusahaan yang mengkhususkan diri dalam produksi bahan target, seperti YouYan juta emas, perusahaan elektronik Jiang Feng, produksi bahan target Ti jauh tidak dapat memenuhi kebutuhan pengembangan pasar, sejumlah besar bahan target Ti masih perlu mengimpor dari luar negeri, bahan baku dari bahan logam Ti kemurnian tinggi memiliki terobosan, tetapi sebagian besar masih harus bergantung pada impor.

Materi target Ti, sebagai jenis bahan dengan tujuan khusus, memiliki tujuan aplikasi yang kuat dan latar belakang aplikasi yang jelas. Teknologi pemurnian metalurgi terpisah dari logam Ti, EB teknologi peleburan vakum, Ti ingot nondestructive cacat deteksi teknologi, teknologi analisis pengotor Ti kemurnian tinggi, persiapan teknologi Ti target, teknologi persiapan mesin sputtering, teknologi sputtering dan teknologi pengujian kinerja film tipis hanya belajar Ti target itu sendiri tidak memiliki arti. R & d dan produksi bahan target Ti dan peningkatan aplikasinya selanjutnya melibatkan seluruh rantai industri dari bahan mentah hulu ke produsen peralatan mid-stream dan produsen bahan target, dan aplikasi chip pelapisan target Ti hilir. Hubungan antara sifat material target Ti dan sifat film sputtering tidak hanya kondusif untuk memperoleh properti film yang memenuhi persyaratan aplikasi, tetapi juga untuk lebih baik menggunakan bahan target, memberikan permainan penuh untuk perannya dan mempromosikan pengembangan industri material target.

Saat ini dalam industri IC di panggung booming China daratan, peluang dan tantangan hidup berdampingan, jika Anda tidak dapat memanfaatkan peluang untuk menargetkan manufaktur material, manufaktur film dan peralatan pengujian, kesenjangan antara negara kita dan tingkat internasional akan semakin besar dan besar. , tidak hanya tidak bisa mendapatkan kembali pendudukan asing di pasar domestik, lebih tidak dapat berpartisipasi dalam persaingan pasar internasional.