为了确保溅镀质量,实行阴极溅镀时对环境有较高的要求。首先要在真空环境条件下,高真空可以减少氧化物的产生;使用惰性工艺气体,通常为氩气,作为离子介质撞击靶材;形成电场——靶材为阴极,盘片为阳极;在溅镀真空仓内,用强力磁铁产生磁场;由于溅镀时产生高热,须用冷却水对阴极进行及时冷却。
光盘的溅镀过程:先将溅镀腔抽真空达到设定值,将盘片放入腔内,真空腔内盘片会被抽真空至高真空high vacuum-10E-4mbar范围。注入氩气到溅镀腔,这时溅镀腔的真空度降至~10E-3mbar范围,此时对靶材(阴极)和盘片(阳极)之间施以几百伏特的直流电压,使氩气在电场中被离子化,产生氩离子及自由电子、在电场的作用下,带正电荷的氩离子向阴极(靶材)加速,而自由电子向阳极加速,被加速的氩离子和自由电子撞向其他氩原子,因动能转移使更多的氩原子被离子化,最后产生雪崩现象,等离子体持续自行放电。大量氩离子撞击靶材表面,氩离子的动能转移至靶材原子,一部份转化成靶材原子的动能,当靶材原子获得足够动能,它们会脱离靶材表面并自由地在溅镀腔内移动,最后覆盖于盘片及腔内其他表面。而氩离子撞击靶材的另一部份动能转化为热,因此靶材必须用冷却水冷却。为使盘片溅镀层的厚度均匀,靶材周围的磁场分布会提高等离子体的一致性。
通过认真理解光盘的溅镀过程,并结合设备供应商提供的维护保养规范,可以使光盘生产人员更好更合理地使用溅镀机。首先使溅镀仓的真空度达到规范值,如果真空度不能达到要求,应该依次检查密封、真空探头(感应器)、预真空泵、分子泵的工作状态。由于光盘复制生产是自动连续进行,生产线中大量使用了传感器和电子控制,判断故障时,应该首先检查传感器和控制系统,然后再检查机械装置,这样做的好处是处理故障先易后难,也可以避免大动作处理小故障,从而提高故障处理效率。
如果溅镀仓的真空度可以达到规范值,但是无法溅镀或者溅镀效果达不到要求,应该考虑电场、磁场或环境条件(如:氩气、冷却水)的原因。全属靶材、MASK、磁铁的老化都可能是无法溅镀和溅镀质量不佳的直接原因,氩气的不足和过量都会影响溅镀。特别注意的是在更换金属靶材后,由于靶材不良、安装不当或者保养不到位,常常会出现不能产生电场而无法溅镀的情况。另外,溅镀机的冷却水也是非常重要的外部条件,它将影响溅镀源,没冷却水,冷却水流量计错误以及电磁阀故障部将导致无法溅镀,因为溅镀机有自身保护的设置。
对金属镀膜性质的掌控也是镀膜工艺师的基础,不同材料在各波长段的性质也有差异。如表一所示。银是在可见光和近红外光中最佳的反射膜材料,银膜在波长800nm时的反射率可以达到99.2%。铝在近紫外光、可见光、近红外光都有良好的反射率,是光学反射膜最常使用的材料,但是铝膜材质较软而且容易氧化,其表面上必需有保护膜,金与铜在波长650~800nm的反射率表现不错,问是当波长小于500nm时,金、铜的反射率却远低于铝和银。
表一.几种金属反射膜在不同波长的反射率
盘片常见溅镀缺陷主要有以下几种:
1.溅镀层太薄
产生的原因是:
l)选错溅镀机上的靶材设定
2)有真空泄漏
3)系统泄漏(空气或水)
4)氩气流量不合适,过高或过低
5)磁铁系统损坏
2.溅镀层偏心
产生的原因是:
l)SA手掌上盘片固定珠没对中
2)Inner mask变形
3)Inner mask冷却水管变形
3.溅镀层边沿发黑
产生的原因是:
l)Mask边沿变滑
2)盘片跟mask接触不好
3)磁铁系统损坏
4.溅镀层边沿不齐整
产生的原因是:
l)Mask边沿不齐整
2)电弧太多,清洗或更换mask
5.溅镀层厚度不均匀
产生的原因是:
l)真空泄漏
2)系统泄漏(空气或水)
3)氩气流量过高或过低
4)磁铁系统损坏
5)磁铁系统安装错误