Tyndfilmudfældning er en teknologi, hvor man påfører en meget tynd film af materiale – mellem nogle få nanometer og ca. 100 mikrometer eller en tykkelse på et par atomer – på en “substratoverflade”, der skal belægges, eller på en tidligere udfældet belægning for at danne lag. Produktionsprocesser til fremstilling af tyndfilmudfældning er kernen i nutidens halvlederindustri, solpaneler, cd’er, diskdrev og optiske apparater.
Tyndfilmudfældning er normalt opdelt i to brede kategorier – kemisk udfældning og fysiske dampudfældningsbelægningssystemer.
Kemisk udfældning er, når en flygtig væskeprækursor producerer en kemisk ændring på en overflade og efterlader en kemisk udfældet belægning. Et eksempel er kemisk dampudfældning eller CVD, der anvendes til at fremstille de mest rene og højtydende faste materialer i halvlederindustrien i dag.
Fysisk dampudfældning henviser til en bred vifte af teknologier, hvor et materiale frigives fra en kilde og aflejres på et substrat ved hjælp af mekaniske, elektromekaniske eller termodynamiske processer. De to mest almindelige teknikker til fysisk dampudfældning eller PVD er termisk fordampning og sputtering.
Termisk fordampning
Termisk fordampningsproces
Termisk fordampning indebærer opvarmning af et fast materiale, der skal bruges til at belægge et substrat, inde i et højvakuumkammer, indtil det begynder at koge og fordamper og producerer damptryk. Inde i vakuumdepositionskammeret er selv et relativt lavt damptryk tilstrækkeligt til at skabe en dampsky. Dette fordampede materiale udgør nu en dampstrøm, som vakuumet tillader at bevæge sig uden at reagere eller sprede sig mod andre atomer. Den bevæger sig gennem kammeret og rammer substratet og klæber til det som et lag eller en tynd film.
Der er to primære metoder til opvarmning af kildematerialet under termisk fordampning. Den ene er kendt som filamentfordampning, da den opnås med et simpelt elektrisk varmeelement eller en glødetråd. Den anden almindelige varmekilde er en elektronstråle eller E-Beam Evaporation, hvor en elektronstråle rettes mod kildematerialet for at fordampe det og gå ind i gasfasen.
Tyndfilminddampningssystemer kan tilbyde fordelene ved relativt høje udfældningshastigheder, realtidskontrol af hastighed og tykkelse og (med passende fysisk konfiguration) god styring af fordampningsstrømmens retning for processer som Lift Off for at opnå direkte mønstrede belægninger.
Sputtering
Sputtering indebærer, at et målmateriale bombarderes med partikler med høj energi, som skal deponeres på et substrat som f.eks. en siliciumskive eller et solpanel. De substrater, der skal belægges, anbringes i et vakuumkammer, der indeholder en inaktiv gas – normalt argon – og en negativ elektrisk ladning placeres på det materiale, der skal deponeres, hvilket får plasmaet i kammeret til at gløde.
Atomer “sputteres af” målet ved kollisioner med argongasatomer, der bærer disse partikler gennem vakuumkammeret og deponeres som en tynd film. Der anvendes flere forskellige metoder til belægningssystemer med plasmadampudfældning, herunder ionstråle- og ionassisteret sputtering, reaktiv sputtering i et iltgasmiljø, gasstrøm og magnetronsputtering.
Magnetronsputtering
Sputteringsprocessen
Magnetronsputtering anvender magneter til at fange elektroner over det negativt ladede målmateriale, så de ikke frit kan bombardere substratet, hvilket forhindrer, at den genstand, der skal belægges, overophedes eller beskadiges, og giver mulighed for en hurtigere udfældningshastighed af tyndfilm. Magnetronsputteringssystemer er typisk konfigureret som “in-line”-systemer, hvor substraterne bevæger sig forbi målmaterialet på en form for transportbånd, eller som cirkulære systemer til mindre applikationer. De anvender flere metoder til at fremkalde den høje energitilstand, herunder jævnstrøm (DC), vekselstrøm (AC) og radiofrekvens (RF) magnetronkilder.
Sammenlignet med termisk fordampning, der anvender mere konventionelle opvarmningstemperaturer, finder sputtering sted i plasmamiljøet “fjerde naturtilstand” med meget højere temperaturer og kinetiske energier, hvilket giver en meget renere og mere præcis udfældning af tynde film på atomart niveau.
Hvilken metode der er det rigtige valg til dine specifikke behov for et system til belægning af tyndfilmudfældning kan afhænge af mange komplekse faktorer – og der kan anvendes mere end én metode for at nå samme mål. Du ønsker altid at få hjælp fra en kompetent ekspert i vakuumteknik til at vurdere dine nøjagtige behov og tilbyde dig det optimale resultat til den bedste pris.
Matt Hughes er formand for Semicore Equipment Inc, en førende verdensomspændende leverandør af sputteringsudstyr til elektronik, solenergi, optik, medicin, militær, bilindustrien og beslægtede højteknologiske industrier. Lad vores hjælpsomme supportpersonale besvare alle spørgsmål, du har vedrørende “Hvad er Thin Film Deposition?” og hvordan du implementerer de bedste teknikker til dine specifikke behov for udstyr til tyndfilmdampdeposition ved at kontakte os på [email protected] eller ved at ringe til 925-373-8201.
Nyheder og artikler
Hvad er tyndfilmdeposition ved termisk fordampning?
En af de almindelige metoder til fysisk dampudfældning (PVD) er termisk fordampning. Dette er en form for tyndfilmsudfældning, som er en vakuumteknologi til påføring af belægninger af rene materialer på overfladen af forskellige genstande … Læs mere
Hvad er sputtering?
Sputtering er fremstillingsprocessen for tyndfilmudfældning, som er kernen i den nuværende industri for halvledere, diskdrev, cd’er og optiske enheder. På atomært plan er sputtering den proces, hvorved atomer kastes ud fra et mål- eller kildemateriale, der skal deponeres på et substrat – f.eks. en siliciumskive, et solpanel eller en optisk enhed – som følge af bombardement af målet med højenergipartikler… Læs mere
Hvad er PVD-belægning?
Physical Vapor Deposition – også kendt som PVD Coating – henviser til en række teknikker til udfældning af tynde film, hvor fast metal fordampes i et højvakuummiljø og aflejres på elektrisk ledende materialer som en ren metal- eller legeringsbelægning. Da det er en proces, der overfører belægningsmaterialet på et enkelt atom- eller molekylniveau, kan den give ekstremt rene og højtydende belægninger, som for mange anvendelser er langt at foretrække frem for galvanisering…. Læs mere
Steve Penny SEO