Tunnfilmsdeposition är tekniken för att applicera en mycket tunn film av material – mellan några nanometer och cirka 100 mikrometer, eller tjockleken av några atomer – på en substratyta som ska beläggas, eller på en tidigare deponerad beläggning för att bilda lager. Tillverkningsprocesserna för tunnfilmsdeponering utgör kärnan i dagens halvledarindustri, solpaneler, CD-skivor, diskettstationer och optiska apparater.
Tunnfilmsdeponering delas vanligen in i två breda kategorier – kemiska deponeringssystem och beläggningssystem för fysikalisk förångningsdeponering.
Kemisk deponering innebär att en flyktig vätska som är en prekursor producerar en kemisk förändring på en yta, vilket ger en kemiskt deponerad beläggning. Ett exempel är Chemical Vapor Deposition (CVD) som används för att framställa de mest rena och högpresterande fasta materialen i halvledarindustrin idag.
Physical Vapor Deposition avser ett brett spektrum av tekniker där ett material frigörs från en källa och deponeras på ett substrat med hjälp av mekaniska, elektromekaniska eller termodynamiska processer. De två vanligaste teknikerna för fysisk förångningsdeposition eller PVD är termisk indunstning och sputtering.
Termisk indunstning
Termisk indunstningsprocess
Termisk indunstning innebär att man värmer upp ett fast material som ska användas för att belägga ett substrat inne i en högvakuumkammare tills det börjar koka och avdunstar med bildning av ångtryck. Inne i vakuumavlagringskammaren är även ett relativt lågt ångtryck tillräckligt för att skapa ett ångmoln. Det avdunsta materialet utgör nu en ångström som vakuumet gör att den kan röra sig utan att reagera eller spridas mot andra atomer. Den passerar genom kammaren och träffar substratet och fastnar på det som en beläggning eller tunn film.
Det finns två primära metoder för att värma upp källmaterialet under termisk avdunstning. Den ena är känd som filamentavdunstning, eftersom den uppnås med ett enkelt elektriskt värmeelement eller filament. Den andra vanliga värmekällan är en elektronstråle eller E-Beam Evaporation där en elektronstråle riktas mot källmaterialet för att förånga det och gå in i gasfasen.
Tunnfilmsindunstningssystem kan erbjuda fördelarna med relativt höga deponeringshastigheter, hastighets- och tjockleksstyrning i realtid och (med lämplig fysisk konfiguration) god styrning av avdunstningsströmmens riktning för processer som Lift Off för att uppnå direktmönstrade beläggningar.
Sputtering
Suttering innebär att ett målmaterial bombarderas med högenergipartiklar som ska deponeras på ett substrat, t.ex. en kiselskiva eller solpanel. De substrat som ska beläggas placeras i en vakuumkammare som innehåller en inert gas – vanligtvis argon – och en negativ elektrisk laddning placeras på det målmaterial som ska deponeras, vilket får plasman i kammaren att glöda.
Atomer ”sprutas bort” från målet genom kollisioner med argongasatomer, vilket för med sig dessa partiklar genom vakuumkammaren och deponeras som en tunn film. Flera olika metoder för beläggningssystem för plasmaförångningsdeposition används i stor utsträckning, bland annat jonstråle- och jonassisterad sputtering, reaktiv sputtering i en syregasmiljö, gasflödes- och magnetronsputtering.
Magnetronsputtering
Sputteringsprocessen
Magnetronsputtering använder magneter för att fånga upp elektroner över det negativt laddade målmaterialet så att de inte kan bombardera substratet fritt, vilket förhindrar att föremålet som ska beläggas överhettas eller skadas, och möjliggör en snabbare utfällningshastighet av tunnfilm. Magnetronsputteringssystem är vanligtvis konfigurerade som ”in-line” där substraten rör sig förbi målmaterialet på någon typ av transportband, eller som cirkulära system för mindre tillämpningar. De använder flera metoder för att framkalla det höga energitillståndet, bland annat magnetronkällor för likström (DC), växelström (AC) och radiofrekvens (RF).
Jämfört med termisk avdunstning som använder mer konventionella värmetemperaturer, sker sputtering i en plasmamiljö med mycket högre temperaturer och rörelseenergier, vilket möjliggör en mycket renare och mer exakt tunnfilmsavlagring på atomär nivå.
Vilket tillvägagångssätt som är det rätta valet för dina specifika behov av beläggningssystem för tunnfilmsdeposition kan bero på många komplexa faktorer – och mer än ett tillvägagångssätt kan användas för att nå liknande mål. Du vill alltid få hjälp av en kompetent expert på vakuumteknik för att bedöma dina exakta behov och erbjuda dig det optimala resultatet till bästa pris.
Matt Hughes är ordförande för Semicore Equipment Inc, en ledande världsomspännande leverantör av sputtringsutrustning för elektronik, solenergi, optik, medicin, militär, bilindustri och relaterade högteknologiska industrier. Låt vår hjälpsamma supportpersonal svara på alla frågor du har om ”Vad är Thin Film Deposition?” och hur man implementerar de bästa teknikerna för dina specifika behov av utrustning för tunnfilmsavdunstning genom att kontakta oss på [email protected] eller genom att ringa 925-373-8201.
Nyheter och artiklar
Vad är tunnfilmsavdunstning genom termisk avdunstning?
En av de vanligaste metoderna för fysisk förångningsavdunstning (PVD) är termisk avdunstning. Detta är en form av Thin Film Deposition, som är en vakuumteknik för att applicera beläggningar av rena material på ytan av olika föremål…. Läs mer
Vad är sputtering?
Sputtering är den tillverkningsprocess för tunnfilmsdeponering som utgör kärnan i dagens halvledare, diskettstationer, CD-skivor och optiska apparater. På atomnivå är sputtering den process genom vilken atomer skjuts ut från ett mål- eller källmaterial som ska deponeras på ett substrat – t.ex. en kiselskiva, en solpanel eller en optisk anordning – som ett resultat av att målet bombarderas av högenergipartiklar…. Läs mer
Vad är PVD-beläggning?
Physical Vapor Deposition – även kallad PVD Coating – avser en rad olika tekniker för deponering av tunna skikt där fast metall förångas i en högvakuummiljö och deponeras på elektriskt ledande material som en beläggning av ren metall eller legering. Eftersom det är en process som överför beläggningsmaterialet på atom- eller molekylnivå kan den ge extremt rena och högpresterande beläggningar som för många tillämpningar är mycket bättre än elektroplätering…. Läs mer
Steve Penny SEO