Evaporation agus Sputtering

- Jul 31, 2018-


Comparáid idir Ghalú agus Sputtering


Ghalú trí bhíoma leictreon

I galú teirmeach, is é an chuid is mó den ábhar taiscéalaíochta ná an t-aistriú ó stádas soladach go vapor trí théamh teirmeach nó buamáil leictreon. Déantar an t-ábhar galaithe ansin chuig an tsubstráit nuair a bhíonn an scannán tanaí ag fás. Is iad na paraiméadair chriticiúil a bhaineann le teicneolaíocht sciath den sórt sin meánluas na gcáithníní galaithe agus dá ndáileadh uachtarach. Ní mór an bonnbhrú a choinneáil sa raon ardfholús chun líon na n-imeachtaí tionchair a laghdú idir na cáithníní galaithe agus na gáis iarmharacha sa seomra. Ceadaíonn an t-ardfholús go bhfuil "cosán ciallmhar" leordhóthanach ag na cáithníní chun an scannán tanaí a fhás ag leibhéal an tsubstráit. Is gnách go ndéantar cumhdach trí galú i seomra mar an ceann a léirítear i bhfigiúr 1 thíos. Déantar an seomra cruach dhosmálta a aslonnú le cabhair ó phríomhchathair agus caidéal tánaisteach (cosúil le caidéal turbo mar atá sa sampla nó i gcaidéal scaipeála). Is éard atá i bhfoinse an fhabhta ceann an gunna e-bhíoma; Tá an fás sciath faoi rialú microbalance criostail grianchloch agus is féidir tuairisc a dhéanamh ar an dá thiús agus ar an ráta galú. Cuirtear gunna ian le cur le dlús na hábhair sciath nó chun na foshraitheanna a ullmhú don taiscí.

PVD evaporation chamber.jpg

Figiúr 1: seomra galú PVD



Dáileadh an fhabhta: masc aonfhoirmeachta

Le haghaidh substrate comhréidh, tá dáileadh an ábhair a ghabhann le galaithe ag brath go láidir ar an achar idir an fhoinse agus an tsubstráit atá le brata, chomh maith leis an uillinn idir an tsubstráit agus an fhoinse galú. Tá an spleáchas sainmhínithe ag an dlí cosine mar a thugtar air mar gheall ar a bhfuil an spleáchas achar comhréireach inbhéartach leis an gcearnóg den achar agus go bhfuil an spleáchas uillinn comhréireach le cosine an uillinn. Cé gur féidir an chéad cheann a cheartú den chuid is mó trí úsáid a bhaint as calotte sféarúil a bhfuil na foshraitheanna i seilbh, éilíonn an dara fachtóir masc aonfhoirmeachta chun dáileadh aonfhoirmeach a bhaint as an t-ábhar faoilte ar gach foshraithe.


Ábhair chumhdaithe le galú teirmeach nó e-beam

Ba mhór an chéim a bhí i cumhdach trí ghlanadh ábhair nuair a tugadh isteach é sna 1930í. Sa lá atá inniu is féidir leis an teicneolaíocht seo úsáid a bhaint as go leor ábhair sciath difriúla, mar a léirítear sa tábla thíos:

Deposition
Ábhair Evaporant tipiciúil Inchurtha Ráta Tosaíochta Raon teochta Costas
Teirmeach Ábhair miotail nó íseal-leá

Au, Ag, Al, Cr, Sn, Sb, Ge, In, Mg, Ga

CdS, Pbs, CdSe, NaCl, KCl, AgCl, MgF 2 , CaF 2 , PbCl 2

Ard 1 - 20 A / s - 1800 ℃ Íseal
E-Beam An dá mhiotail agus na tréleictreach

Gach rud thuas, móide:

Ni, Pt, Ir, Rh, Ti, V, Zr, W, Ta, Mo, Al 2 O 3 , SiO, SiO 2 , SnO 2 , TiO 2 , ZrO 2

Íseal 10 - 100 A / s - 3000 ℃ Ard


Teicneolaíocht sciath sputter

Tá sciath sputter, ar a dtugtar "sputtering cathodach", ag baint úsáide as gníomh creimneach na n-ianna luathaithe ar dhromchla ábhar sprice. Tá go leor fuinnimh ag na hiain seo le cáithníní a bhaint (= sputter) ag an spriocdhromchla. Sa fhoirm is simplí, déantar réimse leictreachais faoi ardfholús a ghintear idir anóid agus pláta cathóide (sprioc) a bheidh le sputtered. Trí ghluaiseacht voltais leictreachais, is é Argon (Ar) go ginearálta, ionsaithe a ghineann scaoileadh glow. Ós rud é go gcoimeádtar an sprioc ag voltas diúltach, dlúthóidh na hairíonna dearfacha Ar + i dtreo an sprioc agus "sputter" na adamh ar a dhromchla. I gcodarsnacht leis an galú teirmeach, ní dhéantar teas a chur ar cháithníní an sprioc, ach trí "aistriú móiminteam" (imbhualadh neamhleaisteach) díreach idir na hiain agus na n-adamh an ábhair atá le taisceadh. Chun sputtering a bhaint amach tá gá le fuinneamh tairseach áirithe chun adamh a bhaint as an spriocdhromchla agus iad a thabhairt isteach sa bhfolús. Tá sé seo léirithe ag an éifeachtacht sputtering S, arb é an cóimheas idir an t-ábhar sputtered in aghaidh an Ar + ian. Tá fuinneamh i bhfad níos airde ag próisis sputtering ná próisis ghalúcháin a chiallaíonn go bhfuil an t-ábhar sputtered de ghnáth i bhfoirm ianna leis an gcumas bratuithe an-dlúth a ghiniúint.


Magnetron sputtering

Is é an teicneolaíocht sputtering is coitianta ná spúnóg maighnéadach ina gcuirtear maighnéid i réimse an sprioc chun dlús na n-ions sputtering a choinneáil an-ard a chuireann le héifeachtacht sputtering. Ar an mbealach sin is féidir ráta sputtering níos airde agus níos cobhsaí a bheith acu agus dá bhrí sin taisce níos tapúla. Ní gá an rialú microbalance a cheangal ar an bpróiseas sciathán maighnéadach maighnéadach; ní féidir rialú tiús ar líne a dhéanamh ach amháin ag an am sputtering: nuair a thosaigh an ráta taisce sciath (is é sin, an tiús atá brataithe in aghaidh an dara ceann de ghnáth mar nm / í) ag brath ar an réimse maighnéadach, an réimse luathaithe leictreacha agus an brú gáis. Má tá na paraiméadair sin seasmhach, tá an ráta taiscí cobhsaí chomh maith agus beidh siad in-athnuaite faoi na coinníollacha céanna de na paraiméadair thuasluaite.


Taispeánann an figiúr seo a leanas sprioc silicone ciorclach faoi bhuamadh ar ionsaithe Ar +. Is féidir an dlús is airde a fheiceáil ar na hiain (solas bán) a fhreagraíonn don réimse maighnéadach buan. Mar sin féin, beidh adamh sputtered as dromchla iomlán an maighnéadáin.

th.jpeg

Fíor 2: Plasma ó sprioc ciorclach Silicon faoi bhuamáil ionsaí Argón



Sputtering athghníomhach

I sputtering imoibríoch maighnéadach, cuirtear gás imoibríoch (nó meascán gáis) leis an ngás táimhe (mar shampla Argón) agus imoibríonn sé leis na adamh a sceitear ón sprioc le linn an fhoirmiú ciseal ar an tsubstráit. Déantar an méid ceart gás imoibríoch a chinneadh de réir na saintréithe optúla is gá ar an ábhar brataithe. Féadfaidh an scannán a bheith fo-stoichiometrach, stoichiometric, nó ocsaídithe, ag brath ar chainníocht na gás imoibríoch a chuirtear isteach sa seomra cóta a fhágann saintréithe fisiciúla agus optúla go hiomlán difriúla den ábhar brataithe1. Leis an teicneolaíocht seo, is féidir, mar shampla, innéacs ardfhuascailte a chótaí agus sraitheanna ábhair innéacs athfhriotacha íseal ag baint úsáide as sprioc amháin.


Tá Silicon ar cheann de na hábhair sciath is suimiúla. Trí shilicon le Nítrigin a mheascadh is féidir an t-ábhar innéacs ard athfhriotail a fháil Si 3 N 4 (n≌ 2.05 @ 520nm ina chuid formhór); trína mheascadh le ocsaigin, is féidir an t-ábhar innéacs athfhorghabhála íseal SiO 2 (n≌ 1.46 @ 520 nm a fháil ar a mhórchóir). I bhfigiúr 3, léirítear scéim den teicneolaíocht sputtering imoibríoch. Úsáidtear nítrigin agus ocsaigin mar gháis imoibríocha; Úsáidtear argón chun an plasma a chruthú agus an sprioc Silicon a sputter.

Reactive sputtering chamber.jpg

Figiúr 3: Siamsaíocht athghníomhach



Comparáid idir teicneolaíochtaí sciatháin Ghuaithe agus Sputter

Ní modh galúcháin é sputtering. Ní chruthóidh an ard-fhuinneamh atá bainteach leis an bpróiseas aimhrithe galaithe mar atá le galú teirmeach. Ina ionad sin cruthaíonn sé plasma de cháithníní sputtered a ghearrtar le fuinneamh i bhfad níos airde. Ag comparáid le fuinneamh na gcáithníní a fhaightear trí sputtering agus trí galú, níl an dara ceann i bhfad níos lú fuinniúil agus ní féidir iad a eagrú dóibh féin a bheith dlús ard agus iad ag fás scannán tanaí ar an tsubstráit.


Mar atá léirithe i bhfigiúr 1, ní mór do galú e-beam cúnamh ó bhíoma ian le linn an taisithe chun dlús níos airde a fháil. Déantar tagairt don teicneolaíocht seo mar Dhearbhú Cúnamh Ion (IAD). Sa ghunna gunna ian tá plasma gás táimhe nó imoibríoch á ghiniúint; bhuail na cáithníní gearrtha ón gunna an scannán atá ag fás agus dlús scannán a mhéadú. D'fhéadfadh dlús níos airde feabhas a chur ar airíonna meicniúla scannán brataithe nó le friotaíocht fhréamhnaithe sciath a mhéadú. Is é teorainn eile ghalú ná an spleáchas láidir atá aige ar ráta ghalú an ábhair faolaithe, rud a fhágann go bhfuil sé dodhéanta substaintí a ghabhann le stoiciometracht nó ábhair cóimhiotail casta a mhaolú. I gcodarsnacht leis sin, tá Sputtering i bhfad níos lú íogair do stoiciometracht an sprioc. Mar sin féin, níl sé dodhéanta le hábhair fhluairíd a chóta le sputtering (mar shampla MgF 2 ) ós rud é go milleann an plasma sputtered struchtúr na scannán fluairíd.


Ag féachaint don tionscal ofthailmeach, is teicneolaíocht aibí í sputtering anois le haghaidh lionsaí brataithe AR nó Scáthán a tháirgeadh. Is é a phríomhshochair ná luas an phróisis, cobhsaíocht ráta taiscí a ligeann do mhonatóir criostail na grianchloch a sheachaint agus an fhéidearthacht próisis lán-uathoibrithe a dhéanamh.


Tá an cumas uathoibrithe bunaithe ar an dá fhíric seo a leanas:

Ós rud é go n-úsáideann sputtering gás sputtering agus / nó gás imoibríoch, ní gá an leibhéal folúis íseal vacuum ag an bpróiseas sputtering mar galú.

Ní bhaineann an dáileadh leis an gcón maolaithe mar atá sa phróiseas galúcháin. Dá bhrí sin, is féidir seomraí sciathán níos mó dlúth a bhaint amach ar féidir iad a chomhtháthú níos éasca i líne táirgeachta uathoibrithe (chomh maith le gineadóir lionsa, polisher agus coimeádán spin le haghaidh sciath crua).


D'fhág go raibh go leor córais sputtering inlíonta ag na saintréithe thuasluaite le haghaidh iarratais táirgeachta éagsúla laistigh den tionscal ofthailmeach agus lasmuigh de. Sa lá atá inniu ann, mar atá le galú, is féidir leis an meascán de shubstráit plaisteach + lacquer crua + sciath AR sputter a bheith tiúnta le táirge lionsa ardchaighdeáin a bhaint amach maidir le hairíonna optúla, meicniúla agus marthanachta.


CONCLÚID

Cuireadh forbhreathnú an-ghearr ar na teicneolaíochtaí PVD is coitianta ar fáil. Is é an galar teirmeach ná an teicneolaíocht níos aibí: tá sé ann ó bhí na hoibreoirí óige, oilte agus oilte ar fáil ar fud an domhain agus ceadaíonn sé beagnach gach ábhar atá riachtanach d'iarratais sciath "caighdeánach" (sampla: le haghaidh lionsaí oftailmeacha a chumhdach). Is teicneolaíocht níos óige í Sputtering: tá sé ann ó thús na 1970í agus baineadh úsáid as go príomha le hiarratais ardteibhéil (mar shampla optics spáis). Sa lá atá inniu, déantar na buntáistí a úsáid chomh maith le haghaidh coatings oftalmacha "caighdeánacha". Caithfidh an galar teirmeach ardfholús a bheith ann agus oibríonn an sputtering ag brú níos airde, rud a chiallaíonn gur teicneolaíocht atá uathoibrithe go héasca a úsáid i gcórais cumhdaigh inlíne. Tá an ráta sciathán sputtering an-tofa agus - ag brath ar an teicneolaíocht ghlúin plasma - luachanna an-ard agus cobhsaí a bhaint amach le DC (= Reatha Díreach) nó teicneolaíocht DC srutha. Is féidir an dá theicneolaíocht sciath a bheith tiúnta d'fhonn airíonna fisiciúla éagsúla na scannáin brataithe a fháil. Ba cheart go mbeadh an cinneadh maidir le húsáid teicneolaíochta bunaithe ar tháirgeacht riachtanach, ar chostais, ar líon na bhfoshraithe a bheidh brataithe, cineál sraitheach agus tréithe deiridh an fhláta.



'Nar par ya:Gan Fhaisnéis Next2:BAILEANNA I gCOMHLÁTHÁIL