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sanyu electron濺射鍍膜設(shè)備的原理分析

  • 發(fā)布日期:2024-01-31      瀏覽次數(shù):452
    • sanyu electron濺射鍍膜設(shè)備的原理分析


      濺射原理

      它是一種將薄膜附著到物質(zhì)上的方法,與電鍍不同,它是在真空中進(jìn)行的,不使用化學(xué)品。(在半導(dǎo)體制造中,濕法工藝稱為干法工藝。)

      1. 將待涂覆的樣品和薄膜的原材料(目標(biāo))放在附近。

      2. 整體處于真空狀態(tài),樣品與靶材之間施加電壓。

      3. 電子和離子高速運(yùn)動,離子與目標(biāo)碰撞。高速運(yùn)動的電子和離子與氣體分子碰撞,撞擊分子的電子并變成離子。

      4. 與目標(biāo)碰撞的離子會排斥目標(biāo)粒子。(濺射現(xiàn)象)

      5. 被排斥的原料顆粒碰撞并粘附在樣品上,形成薄膜。

      濺射的歷史

      盡管這種現(xiàn)象早已為人所知,但直到最近才投入實(shí)際應(yīng)用。詳細(xì)內(nèi)容請參見“鏈接"部分的參考資料。

      1. 1852年,英國科學(xué)家格羅夫發(fā)現(xiàn)了飛濺現(xiàn)象。此時(shí),減少成為放電管污染原因的飛濺就變得非常重要。格羅夫因第一個(gè)進(jìn)行燃料電池實(shí)驗(yàn)而聞名。

      2. 第二次世界大戰(zhàn)期間,光學(xué)元件增透膜的需求增加,真空設(shè)備也得到改進(jìn)。

      3. 20世紀(jì)60年代以后,濺射薄膜沉積技術(shù)主要在美國開始使用。(第一臺商用電子顯微鏡于 1965 年問世。)

      4. 在成膜技術(shù)之前,濺射現(xiàn)象被用作離子泵。(通過濺射將氣體分子帶入電極以獲得更高的真空。)

      飛濺的起源

      這是一個(gè)擬聲詞,但為什么用這個(gè)詞來形容真空中發(fā)生的現(xiàn)象呢?

      1. 據(jù)說“濺射"是描述這種現(xiàn)象的第一個(gè)詞。它的意思是發(fā)出“吐"或“咳嗽"等聲音,并傳播某物或發(fā)出該聲音。有些詞典也說“發(fā)出咕嚕聲",很多地方用它作為飛濺的意思。

      2. 目前英語中使用的 [ sputter ] 是 splutter 的同義詞。

      3. 濺射 [sputtering] 是 [sputter] 的現(xiàn)在進(jìn)行時(shí)。它用作名詞,如“濺射",但 [ sputter ] 也用作名詞。

      4. 圖像是目標(biāo)散布著小爆發(fā)。

      成膜方法的分類

      濺射和真空蒸鍍是利用物理現(xiàn)象的成膜方法,但也有利用化學(xué)反應(yīng)的CVD。

      1. CVD [Chemical Vapor Deposition] 化學(xué)氣相沉積法。這是一種將樣品置于氣態(tài)原料氣氛中,通過化學(xué)反應(yīng)在樣品表面形成薄膜的方法。碳化硅膜是的,但也使用金屬和有機(jī)聚合物。特點(diǎn)是可以形成高純度的薄膜。

      2. 另一方面,真空蒸鍍和濺射被稱為PVD(物理氣相沉積)。當(dāng)原料顆粒通過蒸發(fā)或?yàn)R射附著在樣品上時(shí)形成薄膜,不涉及化學(xué)反應(yīng)。

      濺射鍍膜的特點(diǎn)

      該成膜方法具有以下特征。

      1. 作為薄膜原料的顆粒具有很大的能量,對樣品有很強(qiáng)的附著力。創(chuàng)造出強(qiáng)大的電影

      2. 可以在不改變合金和化合物等原材料的組成比的情況下形成膜。

      3. 即使是氣相沉積難以實(shí)現(xiàn)的高熔點(diǎn)材料也可以成膜。

      4. 只需改變時(shí)間即可高精度控制膜厚。

      5. 通過引入反應(yīng)氣體,還可以形成氧化物和氮化物膜。6:能夠在大面積上均勻地形成膜。

      6. 可以通過將樣品放置在目標(biāo)位置來進(jìn)行蝕刻。

      7. 成膜速度一般較慢(因方法而異)

      各種濺射方法

      介紹的原理是DC濺射,但已經(jīng)設(shè)計(jì)出各種方法來彌補(bǔ)其缺點(diǎn)。以下濺射方法是典型的。

      1. 直流濺射 – 在兩個(gè)電極之間施加直流電壓的方法

      2. 射頻濺射 – 施加交流電的方法(高頻)

      3. 磁控濺射 – 一種通過在靶側(cè)使用磁鐵產(chǎn)生磁場來從樣品中分離等離子體的方法。

      4. 離子束濺射——一種在遠(yuǎn)離目標(biāo)或樣品的位置產(chǎn)生離子并加速并施加到目標(biāo)的方法。

      其他方法包括面向目標(biāo)、ECR(電子回旋加速器)和半導(dǎo)體制造中使用的準(zhǔn)直以及長距離方法。此外,通過改變靶的形狀和磁體的布置,磁控管方法已經(jīng)開發(fā)出各種方法。

      直流濺射

      這是第一個(gè)設(shè)計(jì)的濺射方法。盡管DC濺射具有結(jié)構(gòu)簡單等許多優(yōu)點(diǎn),但它具有以下問題。

      1. 需要產(chǎn)生輝光放電,而且器件內(nèi)部真空度比較低,因此存在殘余氣體的影響。具體地,膜與氣體反應(yīng),或者氣體被捕獲在膜內(nèi)。

      2. 氣體在等離子體狀態(tài)下分離成離子和電子,樣品也暴露在高溫等離子體中。由于溫度上升等原因可能會造成損壞。

      3. 如果原材料(靶材)是絕緣體,離子就會積聚在表面,放電就會停止。

      射頻濺射

      一種向絕緣目標(biāo)施加交流電(高頻)的方法。

      1. 將目標(biāo)和樣品靠近放置。

      2. 將高頻電壓施加到真空室和靶材上。

      3. 由于它是交流電,因此粒子加速的方向根據(jù)電壓而變化。

      4. 電子比離子更輕、更容易移動,因此到達(dá)導(dǎo)電室的電子會流入電路。

      5. 靶側(cè)的電子無處逃逸,變得更加密集。

      6. 結(jié)果,靶材側(cè)產(chǎn)生負(fù)偏壓,離子被吸引到靶材上并可以濺射。

      磁控濺射

      這是一種減少直流濺射中等離子體影響的方法。由于等離子體被限制在目標(biāo)附近,因此濺射速度也更快。

      1. 將背面帶有磁鐵的目標(biāo)放置在靠近樣品的位置。

      2. 通過施加電壓來進(jìn)行濺射。

      3. 磁場使電子沿著磁場線螺旋移動。

      4. 等離子體在電子周圍產(chǎn)生,可以集中濺射。

      特征

      即使在高頻下也可使用 / 樣品附近不會產(chǎn)生等離子體,不會造成損壞 / 飛濺量大

      壞處

      目標(biāo)數(shù)量減少的方式存在不均勻性。

      離子束濺射

      在列出的四種方法中,這是不使用放電的方法。

      從離子槍(對離子發(fā)生器產(chǎn)生的離子進(jìn)行加速并釋放的裝置)釋放的離子照射到目標(biāo)上并飛濺。DC濺射受到等離子體中的離子和電子等各種粒子的影響,但它是一種僅使用您想要用于濺射的離子的方法。向離子槍供應(yīng)惰性氣體以連續(xù)產(chǎn)生離子。(將原材料本身電離并直接用樣品轟擊它稱為離子鍍。)

      特征

      無需通過放電產(chǎn)生等離子體,因此即使在高真空(無雜質(zhì)混入)下也可以/離子源獨(dú)立,易于設(shè)定條件/不依賴于靶材的導(dǎo)電率

      壞處

      設(shè)備復(fù)雜、昂貴/成膜速度不快

      濺射設(shè)備配置

      根據(jù)方法的不同,它們也有所不同,但除了離子束濺射之外,它們幾乎是相同的。

      1. 真空室(氣體入口、樣品出口[快速鍍膜機(jī)采用前門,方便操作])

      2. 排氣裝置(旋轉(zhuǎn)泵:放電時(shí)不需要高真空)

      3. 樣品臺(在三宇電子,經(jīng)常取出和放入的樣品臺位于底部。)

      4. 目標(biāo)安裝支架

      5. 電源(高頻、高壓電源等)

      6. 控制裝置

      快速涂布機(jī)SC系列結(jié)合了上述要素,只需連接主體和泵即可使用。

      濺射的使用方法

      隨著射頻濺射等技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在不僅可以形成金屬,還可以形成各種材料的薄膜,并且現(xiàn)在得到了廣泛的應(yīng)用。

      • 磁盤(垂直磁記錄介質(zhì)的產(chǎn)生)

      • CD/DVD(記錄面金屬膜)

      • 半導(dǎo)體(電路生成、存儲器[鐵電薄膜]、各種傳感器)

      • 磁頭(用于高密度記錄硬盤;最新磁頭采用多層薄膜)

      • 噴墨打印機(jī)頭

      • 液晶顯示裝置(透明電極的生成)

      • 有機(jī)EL顯示裝置(透明電極的產(chǎn)生)

      • 高亮度LED

      • 電子顯微鏡樣品的制備(導(dǎo)電膜抗靜電)

      • 光觸媒薄膜

      • 分析(識別表面上濺射而不是成膜的材料。)

      • 納米機(jī)器(形狀記憶合金薄膜)

      • 在塑料、玻璃等上生成電磁屏蔽膜。

      用于生產(chǎn)導(dǎo)電薄膜的緊湊型濺射設(shè)備
      臺式快速鍍膜機(jī) SC 系列

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      此處。

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      SC-708系列

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