Thin Film Deposition je technologie nanášení velmi tenké vrstvy materiálu – od několika nanometrů do přibližně 100 mikrometrů nebo tloušťky několika atomů – na povrch „substrátu“, který má být potažen, nebo na dříve nanesenou vrstvu za účelem vytvoření vrstev. Výrobní procesy tenkovrstvého nanášení jsou základem dnešního průmyslu polovodičů, solárních panelů, kompaktních disků, diskových mechanik a optických zařízení.
Tenkovrstvé nanášení se obvykle dělí do dvou širokých kategorií – chemické nanášení a fyzikální systémy nanášení povlaků z par.
Chemické nanášení probíhá tak, že těkavý tekutý prekurzor vyvolá chemickou změnu na povrchu, po které zůstane chemicky nanesený povlak. Příkladem je chemická depozice z par neboli CVD, která se dnes používá k výrobě nejčistších a nejvýkonnějších pevných materiálů v polovodičovém průmyslu.
Fyzikální depozice z par označuje širokou škálu technologií, kdy se materiál uvolňuje ze zdroje a nanáší se na substrát pomocí mechanických, elektromechanických nebo termodynamických procesů. Dvěma nejběžnějšími technikami fyzikálního napařování neboli PVD jsou termické napařování a naprašování.
Termické napařování
Proces termického napařování
Termické napařování zahrnuje zahřívání pevného materiálu, který bude použit k potažení substrátu, uvnitř komory s vysokým vakuem, dokud nezačne vřít a odpařovat se za vzniku tlaku par. Uvnitř vakuové depoziční komory stačí i relativně nízký tlak par ke vzniku oblaku par. Tento odpařený materiál nyní tvoří proud par, kterému vakuum umožňuje pohybovat se bez reakce nebo rozptylu proti jiným atomům. Prochází komorou, dopadá na substrát a ulpívá na něm jako povlak nebo tenká vrstva.
Při termickém odpařování existují dva základní způsoby ohřevu zdrojového materiálu. Jedna je známá jako odpařování pomocí vlákna, protože se provádí pomocí jednoduchého elektrického topného tělesa nebo vlákna. Druhým běžným zdrojem tepla je elektronový paprsek nebo E-Beam Evaporation, kdy je na zdrojový materiál namířen elektronový paprsek, který jej odpařuje a vstupuje do plynné fáze.
Systémy tenkovrstvého odpařování mohou nabídnout výhody relativně vysokých rychlostí nanášení, řízení rychlosti a tloušťky v reálném čase a (při vhodné fyzikální konfiguraci) dobré řízení směru proudu odpařovacího média pro procesy, jako je Lift Off, pro dosažení přímo vzorovaných povlaků.
Rozprašování
Rozprašování zahrnuje bombardování cílového materiálu částicemi s vysokou energií, které mají být naneseny na substrát, jako je křemíková destička nebo solární panel. Substráty, které mají být potaženy, se umístí do vakuové komory obsahující inertní plyn – obvykle argon – a na cílový materiál, který má být nanesen, se umístí záporný elektrický náboj, který způsobí rozžhavení plazmatu v komoře.
Atomy jsou „rozprašovány“ z terče srážkami s atomy argonového plynu, které tyto částice přenášejí přes vakuovou komoru, a jsou naneseny jako tenká vrstva. Široce se používá několik různých metod systémů nanášení povlaků z plazmových par, včetně iontového paprsku a iontově asistovaného naprašování, reaktivního naprašování v prostředí plynného kyslíku, proudění plynu a magnetronového naprašování.
Magnetronové naprašování
naprašování
Magnetronové naprašování využívá magnety k zachycení elektronů nad záporně nabitým cílovým materiálem, takže nemohou volně bombardovat substrát, což zabraňuje přehřátí nebo poškození potahovaného objektu a umožňuje rychlejší depozici tenkých vrstev. Systémy magnetronového naprašování jsou obvykle konfigurovány jako „in-line“, kdy se substráty pohybují kolem cílového materiálu na nějakém typu dopravníkového pásu, nebo kruhové pro menší aplikace. Používají několik metod navození stavu vysoké energie, včetně stejnosměrných (DC), střídavých (AC) a radiofrekvenčních (RF) magnetronových zdrojů.
Ve srovnání s termickým napařováním, které využívá běžnější teploty ohřevu, probíhá naprašování v prostředí plazmatu „čtvrtého přírodního stavu“ s mnohem vyššími teplotami a kinetickými energiemi, což umožňuje mnohem čistší a přesnější depozici tenkých vrstev na atomární úrovni.
Který přístup je správnou volbou pro vaše konkrétní potřeby systému nanášení povlaků z tenkých vrstev, může záviset na mnoha složitých faktorech – a k dosažení podobných cílů lze použít více než jeden přístup. Vždy chcete využít pomoci kompetentního odborníka na vakuové inženýrství, který přesně posoudí vaše potřeby a nabídne vám optimální výsledek za nejlepší cenu.
Matt Hughes je prezidentem společnosti Semicore Equipment Inc, předního světového dodavatele naprašovacích zařízení pro elektroniku, solární energetiku, optiku, zdravotnictví, vojenský, automobilový a související high-tech průmysl. Nechte si prosím od našich ochotných pracovníků podpory zodpovědět všechny otázky týkající se toho, „Co je to nanášení tenkých vrstev?“ a jak implementovat nejlepší techniky pro vaše specifické potřeby zařízení pro nanášení tenkých vrstev z par, a to tak, že nás kontaktujete na adrese [email protected] nebo zavoláte na číslo 925-373-8201.
Novinky a články
Co je to nanášení tenkých vrstev termickým napařováním?
Jednou z běžných metod fyzikálního nanášení z par (PVD) je termické napařování. Jedná se o formu nanášení tenkých vrstev, což je vakuová technologie nanášení povlaků z čistých materiálů na povrch různých předmětů… Více
Co je naprašování?
Naprašování je výrobní proces nanášení tenkých vrstev, který je základem dnešního průmyslu polovodičů, diskových mechanik, CD a optických zařízení. Na atomární úrovni je naprašování proces, při kterém jsou z terče nebo zdrojového materiálu, který má být nanesen na substrát – například křemíkovou destičku, solární panel nebo optické zařízení – v důsledku bombardování terče částicemi s vysokou energií vyvrženy atomy… Více informací
Co je PVD povlakování?
Fyzikální napařování – známé také jako PVD Coating – označuje různé techniky nanášení tenkých vrstev, při nichž se pevný kov odpařuje v prostředí vysokého vakua a nanáší se na elektricky vodivé materiály jako povlak z čistého kovu nebo slitiny. Jako proces, který přenáší povlakový materiál na úrovni jednotlivých atomů nebo molekul, může poskytnout extrémně čisté a vysoce výkonné povlaky, které jsou pro mnoho aplikací mnohem vhodnější než galvanické pokovování….. Další informace
Steve Penny SEO