Sputter Coater e tecniche
Cos'è lo Sputter Coater
Lo Sputter Coater potrebbe essere un sistema di rivestimento compatto o da tavolo ideale per il rivestimento di alta qualità di campioni non conduttivi per l'imaging al microscopio elettronico a scansione. Mantenere il campione asciutto e pulito è un requisito fondamentale prima dello sputtering o dell'evaporazione del rivestimento. Se necessario, il campione e il catodo vengono scambiati e la superficie viene pulita mediante scarica luminescente. Dopodiché, il campione viene recuperato e quindi rivestito per sputtering. Ferro, nichel, rame e altri bersagli sputtering sono comunemente usati come materiali catodici per questo strumento, e talvolta anche oro per elettrodi, platino, palladio, indio e altri metalli o corda di carbonio possono essere usati anche come "materiali catodici".
Cos'è lo Sputtering Coating e come definire lo Sputter Coater
Lo sputtering è una delle tecniche di preparazione del film sottile PVD, suddivise in quattro categorie principali: sputtering DC, sputtering RF, sputtering magnetron e sputtering reattivo.
Cosa significa Sputtering
Lo sputtering è il processo di bombardamento di un materiale bersaglio con particelle cariche -> quando gli ioni accelerati bombardano la superficie solida -> collisioni atomiche di superficie -> si verificano trasferimento di energia e quantità di moto -> causando la fuoriuscita degli atomi del materiale bersaglio dalla superficie e il deposito sul materiale di supporto.
Lo sputtering è anche un fenomeno in cui gli atomi o le molecole fuoriescono dalla superficie dei materiali bersaglio bombardandoli con particelle di energia carica.
Poiché il processo di sputtering contiene la conversione della quantità di moto, le particelle sputterizzate sono direzionali.
Che cos'è il rivestimento a polverizzazione
Il rivestimento sputter è apparso all'inizio come semplice sputtering di diodi DC. Ha il vantaggio di un semplice dispositivo, ma il tasso di deposizione di sputtering del dipolo CC è relativamente basso. Non può essere eseguito in presenza di bassa pressione dell'aria (<0,1 Pa) per mantenere la scarica autosufficiente. Svantaggi, come l'impossibilità di spruzzare materiali isolanti, ne limitano l'applicazione. Se un catodo caldo e un anodo ausiliario vengono aggiunti al dispositivo di sputtering a dipolo CC, ciò costituisce un triplo sputtering CC. Gli elettroni caldi generati dal catodo caldo aggiuntivo e dall'anodo ausiliario migliorano la ionizzazione degli atomi del gas sputtering, il che rende possibile lo sputtering anche a bassa pressione dell'aria.
Inoltre, la tensione di sputtering può essere ridotta, il che significa che lo sputtering viene eseguito a bassa pressione dell'aria e bassa tensione. Allo stesso tempo, la corrente di scarica del rivestimento sputtering viene aumentata e può essere controllata indipendentemente dalla tensione. L'aggiunta di un elettrodo (grigliato) davanti al catodo caldo costituisce un dispositivo di sputtering quadrupolare, che può stabilizzare la scarica. Tuttavia, questi dispositivi hanno difficoltà nell'ottenere zone di plasma con alte concentrazioni e bassi tassi di deposizione, quindi queste tecnologie non sono ampiamente utilizzate nell'industria.
Cosa significa Sputtered
Lo sputtering può essere utilizzato per ottenere metalli, leghe o materiali o film dielettrici sulla superficie di un'altra sostanza materiale di substrato. È adatto per la produzione di circuiti integrati a film sottile, dispositivi con chip lead, dispositivi a semiconduttore e così via.
Cosa fa il processo di sputtering
Processo di sputtering significa che particelle (ioni o atomi neutri o molecole) di una certa energia bombardano la superficie di un solido in modo che gli atomi o le molecole vicino alla superficie del solido acquisiscano un'energia sufficientemente grande da sfuggire alla superficie del solido.
Lo sputtering può essere eseguito solo sotto una certa pressione del vuoto, quindi il processo di sputtering è anche noto come processo di rivestimento per sputtering sotto vuoto.
Principi di magnetron sputtering
Lo sputtering del magnetron è un metodo per stabilire un campo magnetico ortogonale al campo elettrico sulla superficie del bersaglio per risolvere i problemi del basso tasso di deposizione dello sputtering del dipolo e del basso tasso di dissociazione del plasma. Quindi è diventato uno dei metodi principali nell'industria dei rivestimenti.
Il rivestimento sputtering magnetron è un nuovo tipo di metodo di rivestimento fisico in fase vapore. Utilizza un sistema di cannone elettronico per emettere e focalizzare elettroni sul materiale da rivestire in modo che gli atomi vengano espulsi per seguire il principio della conversione della quantità di moto e volare via dal materiale con un'elevata energia cinetica per depositare una pellicola sul substrato. Questo materiale rivestito è chiamato bersaglio sputtering. Gli obiettivi di sputtering includono metalli, leghe, composti ceramici, ecc.
Lo sputtering del magnetron ha le seguenti caratteristiche rispetto ad altre tecnologie di rivestimento
1. Ampia gamma di materiali che possono essere preparati in bersagli, comprese leghe e materiali ceramici, anche quasi tutti i tipi di metalli e composti.
2. Co-sputtering di bersagli multipli in condizioni appropriate, consentendo la deposizione di leghe proporzionate e costanti.
3. L'aggiunta di ossigeno, azoto o altri gas reattivi all'atmosfera di scarica sputtering consente la deposizione di pellicole composte che formano il materiale bersaglio con molecole di gas.
4. Controllando con precisione il processo di rivestimento sputtering, è possibile ottenere facilmente spessori di pellicola uniformi e di alta precisione.
5. Il materiale target può essere trasformato direttamente dallo stato solido a uno stato plasmatico mediante tecnologia di sputtering ionico e l'installazione di bersagli sputtering non è limitata a un certo modo, che è adatto per la progettazione di una camera di rivestimento di grande volume con bersagli multipli disposizione.
6. Le caratteristiche del rivestimento a polverizzazione rapida, del film denso e della buona adesione lo rendono adatto per la produzione industriale ad alto volume e ad alta efficienza.
Requisiti degli obiettivi di sputtering
I requisiti degli obiettivi di sputtering sono superiori a quelli dell'industria dei materiali tradizionali con requisiti generali come dimensione, planarità, purezza, contenuto di impurità, densità, N/O/C/S, granulometria e controllo dei difetti.
Gli obiettivi di sputtering hanno anche requisiti elevati o speciali, tra cui rugosità superficiale, resistenza, uniformità granulometrica, composizione e uniformità del tessuto, contenuto e dimensioni di ossido, permeabilità magnetica, densità ultraelevata e grani ultrafini, ecc.
I bersagli sputtering sono utilizzati principalmente nei seguenti campi
1. Industria dell'elettronica e dell'informazione, inclusi circuiti integrati, archiviazione di informazioni, display a cristalli liquidi, memoria laser, dispositivi di controllo elettronico, ecc.
2. Industria del rivestimento del vetro (vetro con rivestimento a polverizzazione, ad esempio).
Industrie resistenti all'usura e alla corrosione ad alta temperatura.
3. industria dei beni decorativi di alta qualità.
4. Altre industrie ecc.
Cos'è la deposizione sputtering
La deposizione sputter è un metodo per spruzzare atomi da un bersaglio bombardandolo con particelle ad alta energia e depositandole sulla superficie del substrato per formare un film sottile.
Vantaggi e svantaggi del rivestimento a sputtering
1. Tecnicamente qualsiasi sostanza può essere polverizzata, in particolare elementi e composti con punti di fusione elevati e bassa tensione di vapore. I solidi di qualsiasi forma, indipendentemente dalla sostanza come metalli, semiconduttori, isolanti, composti e miscele, possono essere utilizzati come materiali bersaglio. Poiché i materiali isolanti e le leghe come gli ossidi non vengono decomposti e frazionati durante lo sputtering, possono essere utilizzati per preparare film sottili con componenti simili al materiale target e film di leghe con componenti uniformi e persino film superconduttori con composizioni complesse.
2. Buona adesione tra il film spruzzato e il supporto.
un. L'energia degli atomi polverizzati è di 1-2 ordini di grandezza superiore a quella degli atomi evaporati. Pertanto, le particelle ad alta energia vengono depositate sul substrato per la conversione energetica, generando una maggiore energia termica e migliorando l'adesione degli atomi sputterizzati al substrato.
b. Una porzione degli atomi polverizzati con alta energia produrrà diversi gradi di fenomeni di iniezione, formando uno strato di diffusione sul substrato in cui gli atomi polverizzati e gli atomi del materiale del substrato sono mescolati.
c. Durante il bombardamento delle particelle sputtering, il substrato viene sempre pulito e attivato nella regione del plasma, che rimuove gli atomi precipitati che non aderiscono bene e purifica e attiva la superficie del substrato. Pertanto, l'adesione dello strato di pellicola sputterizzata al substrato risulta notevolmente migliorata.
3. Nel processo di rivestimento a sputtering, non è presente il fenomeno della contaminazione della sorgente di evaporazione, che non può essere evitato durante la deposizione sotto vuoto da vapore. Pertanto, la densità del rivestimento sputtering è elevata, meno fori di spillo e anche la purezza dello strato di pellicola è elevata.
4. Poiché lo spessore del film può essere controllato controllando la corrente target durante il rivestimento sputtering. Pertanto, la controllabilità dello spessore del film di rivestimento a polverizzazione catodica e la riproducibilità dello spessore del film di polverizzazione multipla possono efficacemente placcare lo spessore predeterminato del film.
5. Il rivestimento sputter può anche ottenere un film di spessore uniforme su una vasta area.
Svantaggio dello sputtering (si riferisce anche allo sputtering di dipolo)
1. Complesse apparecchiature di sputtering, che richiedono dispositivi ad alta pressione (elettrica).
2. Basso tasso di deposizione per sputtering.
3. L'aumento della temperatura del substrato è elevato ed è suscettibile ai gas di impurità.
Sputter Coater per SEM
Il microscopio elettronico (SEM) è uno strumento versatile. Il più delle volte, può essere utilizzato per fornire informazioni su scala nanometrica su vari campioni senza preparazione del campione. E in alcuni casi, è necessario utilizzare SEM in combinazione con un dispositivo di rivestimento a polverizzazione ionica per ottenere immagini SEM migliori.
Come funziona SEM e principi
La tecnica di sputtering del rivestimento in oro SEM può visualizzare quasi tutti i tipi di campioni, ceramiche, metalli, leghe, semiconduttori, polimeri, campioni biologici, ecc. Tuttavia, alcuni tipi specifici di campioni sono più impegnativi e richiedono all'operatore di eseguire un'ulteriore preparazione del campione per raccogli immagini di alta qualità con l'aiuto di SEM gold spray. Questi passaggi aggiuntivi includono lo sputtering di uno strato sottile extra conduttivo di materiale come oro, argento, platino o cromo sulla superficie del campione.
Svantaggi del SEM
A causa della facilità d'uso, ci sono alcune preoccupazioni quando si utilizza il rivestimento a polverizzazione d'oro. L'unica attenzione è che all'inizio l'operatore deve capire i migliori parametri per ottenere i migliori risultati di spruzzatura. Tuttavia, dopo lo sputtering dell'oro, la superficie degli elementi non è più il materiale originale e le loro informazioni di rivestimento vanno perdute.