Sputter Coater und Techniken
Was ist Sputter Coater
Sputter Coater könnte ein kompaktes oder Tisch-Beschichtungssystem sein, das sich ideal für die hochwertige Beschichtung von nichtleitenden Proben für die Rasterelektronenmikroskop-Bildgebung eignet. Das Halten der Probe trocken und sauber ist eine Grundvoraussetzung vor dem Sputtern oder Aufdampfen von Beschichtungen. Gegebenenfalls werden Probe und Kathode vertauscht und die Oberfläche durch Glimmentladung gereinigt. Danach wird die Probe zurückgewonnen und dann sputterbeschichtet. Eisen, Nickel, Kupfer und andere Sputtertargets werden üblicherweise als Kathodenmaterialien für dieses Instrument verwendet, und manchmal können auch Elektrodengold, Platin, Palladium, Indium und andere Metalle oder Kohlenstoffseile als „Kathodenmaterialien“ verwendet werden.
Was ist Sputter Coating und wie definiert man Sputter Coater?
Sputtern ist eine der PVD-Dünnschicht-Herstellungstechniken, die in vier Hauptkategorien unterteilt sind: DC-Sputtern, HF-Sputtern, Magnetron-Sputtern und reaktives Sputtern.
Was bedeutet sputtern
Sputtern ist der Prozess des Beschusses eines Targetmaterials mit geladenen Partikeln -> wenn die beschleunigten Ionen die feste Oberfläche bombardieren -> es kommt zu atomaren Oberflächenkollisionen -> es kommt zu einer Energie- und Impulsübertragung -> was bewirkt, dass die Targetmaterialatome von der Oberfläche entweichen und sich auf der Oberfläche ablagern Substratmaterial.
Sputtern ist auch ein Phänomen, bei dem Atome oder Moleküle von der Oberfläche von Zielmaterialien durch Bombardieren mit geladenen Energieteilchen entkommen.
Da der Sputterprozess eine Impulsumwandlung beinhaltet, sind die gesputterten Teilchen gerichtet.
Was ist Sputterbeschichtung
Die Sputterbeschichtung erschien ganz am Anfang als einfaches DC-Dioden-Sputtern. Es hat den Vorteil, dass es sich nur um ein einfaches Gerät handelt, aber die Abscheidungsrate beim DC-Dipol-Sputtern ist relativ niedrig. Es kann nicht bei niedrigem Luftdruck (< 0,1 Pa) durchgeführt werden, um eine selbsterhaltende Entladung aufrechtzuerhalten. Nachteile, wie z. B. die Unfähigkeit, isolierende Materialien zu sputtern, schränken seine Anwendung ein. Wenn der DC-Dipol-Sputtervorrichtung eine heiße Kathode und eine Hilfsanode hinzugefügt werden, handelt es sich um ein DC-Triple-Sputtern. Die durch die zusätzliche Glühkathode und Hilfsanode erzeugten heißen Elektronen verstärken die Ionisierung der Sputtergasatome, wodurch ein Sputtern auch bei niedrigem Luftdruck möglich wird.
Außerdem kann die Sputterspannung reduziert werden, wodurch bei niedrigem Luftdruck und niedriger Spannung gesputtert wird. Gleichzeitig wird der Entladestrom der Sputterbeschichtung erhöht und kann unabhängig von der Spannung geregelt werden. Das Hinzufügen einer Elektrode (gitterartig) vor der heißen Kathode stellt eine Quadrupol-Sputtervorrichtung dar, die die Entladung stabilisieren kann. Diese Vorrichtungen haben jedoch Schwierigkeiten, Plasmazonen mit hohen Konzentrationen und niedrigen Abscheidungsraten zu erhalten, weshalb diese Technologien in der Industrie nicht weit verbreitet sind.
Was bedeutet gesputtert
Sputtern kann verwendet werden, um Metall-, Legierungs- oder dielektrische Materialien oder Filme auf der Oberfläche anderer Substratmaterialsubstanzen zu erhalten. Es eignet sich für die Herstellung von integrierten Dünnschichtschaltkreisen, Chip-Lead-Geräten, Halbleitergeräten und so weiter.
Was macht der Sputterprozess?
Sputterprozess bedeutet, dass Partikel (Ionen oder neutrale Atome oder Moleküle) mit bestimmter Energie die Oberfläche eines Festkörpers bombardieren, so dass die Atome oder Moleküle in der Nähe der Oberfläche des Festkörpers eine ausreichend große Energie erhalten, um schließlich von der Oberfläche des Festkörpers zu entkommen.
Sputtern kann nur unter einem bestimmten Vakuumdruck durchgeführt werden, daher wird der Sputterprozess auch als Vakuum-Sputter-Beschichtungsprozess bezeichnet.
Prinzipien des Magnetron-Sputterns
Magnetron-Sputtern ist ein Verfahren zum Aufbau eines Magnetfelds orthogonal zum elektrischen Feld auf der Targetoberfläche, um die Probleme der niedrigen Abscheidungsrate beim Dipol-Sputtern und der niedrigen Plasmadissoziationsrate zu lösen. So ist es zu einem der wichtigsten Verfahren in der Beschichtungsindustrie geworden.
Die Magnetron-Sputter-Beschichtung ist ein neuartiges physikalisches Dampfphasen-Beschichtungsverfahren. Es verwendet ein Elektronenkanonensystem, um Elektronen auf das zu beschichtende Material zu emittieren und zu fokussieren, so dass die Atome herausgesputtert werden, um dem Prinzip der Impulsumwandlung zu folgen und mit hoher kinetischer Energie vom Material wegfliegen, um einen Film auf dem Substrat abzuscheiden. Dieses beschichtete Material wird als Sputtertarget bezeichnet. Sputtertargets umfassen Metalle, Legierungen, keramische Verbindungen usw.
Magnetron-Sputtern hat im Vergleich zu anderen Beschichtungstechnologien folgende Eigenschaften
1. Große Auswahl an Materialien, die zu Targets verarbeitet werden können, einschließlich Legierungen und Keramikmaterialien, sogar fast alle Arten von Metallen und Verbindungen.
2. Co-Sputtern mehrerer Targets unter geeigneten Bedingungen, wodurch die Abscheidung von genau proportionierten und konstanten Legierungen ermöglicht wird.
3. Die Zugabe von Sauerstoff, Stickstoff oder anderen reaktiven Gasen zur Sputter-Entladungsatmosphäre ermöglicht die Abscheidung von Verbundfilmen, die das Targetmaterial mit Gasmolekülen bilden.
4. Durch die präzise Steuerung des Sputterbeschichtungsprozesses lassen sich leicht gleichmäßige und hochpräzise Schichtdicken erzielen.
5. Das Targetmaterial kann durch Ionensputtertechnologie direkt vom Festkörper- in einen Plasmazustand umgewandelt werden, und die Installation von Sputtertargets ist nicht auf eine bestimmte Art und Weise beschränkt, die für die Konstruktion einer großvolumigen Beschichtungskammer mit mehreren Targets geeignet ist Anordnung.
6. Die Eigenschaften der schnellen Sputterbeschichtung, des dichten Films und der guten Haftung machen es für die großvolumige und hocheffiziente industrielle Produktion geeignet.
Anforderungen an Sputtertargets
Die Anforderungen an Sputtertargets sind höher als die der traditionellen Materialindustrie mit allgemeinen Anforderungen wie Größe, Ebenheit, Reinheit, Gehalt an Verunreinigungen, Dichte, N/O/C/S, Korngröße und Fehlerkontrolle.
Sputtertargets haben auch hohe oder spezielle Anforderungen, einschließlich Oberflächenrauheit, Beständigkeit, Gleichmäßigkeit der Korngröße, Zusammensetzung und Gewebegleichmäßigkeit, Oxidgehalt und -größe, magnetische Permeabilität, ultrahohe Dichte und ultrafeine Körner usw.
Sputtertargets werden hauptsächlich in den folgenden Bereichen eingesetzt
1. Elektronik- und Informationsindustrie, einschließlich integrierter Schaltkreise, Informationsspeicherung, Flüssigkristallanzeige, Laserspeicher, elektronische Steuergeräte usw.
2. Glasbeschichtungsindustrie (z. B. Sputterbeschichtung von Glas).
Verschleißfeste und hochtemperaturkorrosionsbeständige Industrien.
3. hochwertige dekorative Warenindustrie.
4. Andere Branchen usw.
Was ist Sputtering Deposition
Sputter-Abscheidung ist ein Verfahren zum Sputtern von Atomen von einem Target, indem es mit hochenergetischen Partikeln bombardiert und auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden wird, um einen dünnen Film zu bilden.
Vor- und Nachteile der Sputterbeschichtung
1. Technisch kann jeder Stoff gesputtert werden, insbesondere Elemente und Verbindungen mit hohen Schmelzpunkten und niedrigem Dampfdruck. Als Targetmaterialien können Festkörper jeglicher Form, unabhängig von der Substanz, wie Metalle, Halbleiter, Isolatoren, Verbindungen und Mischungen verwendet werden. Da isolierende Materialien und Legierungen wie Oxide beim Sputtern nicht zersetzt und fraktioniert werden, können sie verwendet werden, um Dünnfilme mit ähnlichen Komponenten wie das Targetmaterial und Legierungsfilme mit einheitlichen Komponenten und sogar supraleitende Filme mit komplexen Zusammensetzungen herzustellen.
2. Gute Haftung zwischen dem gesputterten Film und dem Substrat.
a. Die Energie von gesputterten Atomen ist 1-2 Größenordnungen höher als die von aufgedampften Atomen. Daher werden die hochenergetischen Partikel zur Energieumwandlung auf dem Substrat abgeschieden, wodurch eine höhere thermische Energie erzeugt und die Haftung der gesputterten Atome an dem Substrat verbessert wird.
b. Ein Teil der gesputterten Atome mit hoher Energie erzeugt unterschiedliche Grade von Injektionsphänomenen und bildet eine Diffusionsschicht auf dem Substrat, wo die gesputterten Atome und die Atome des Substratmaterials vermischt werden.
c. Während des Beschusses mit Sputterpartikeln wird das Substrat immer im Plasmabereich gereinigt und aktiviert, wodurch die abgeschiedenen Atome, die nicht gut haften, entfernt werden und die Substratoberfläche gereinigt und aktiviert wird. Daher wird die Haftung der gesputterten Filmschicht an dem Substrat stark verbessert.
3. Beim Sputter-Beschichtungsverfahren tritt das Phänomen der Verdampfungsquellenverunreinigung nicht auf, das bei der Vakuumdampfabscheidung nicht vermieden werden kann. Daher ist die Sputterbeschichtungsdichte hoch, es gibt weniger Nadelstiche und auch die Reinheit der Filmschicht ist hoch.
4. Da die Filmdicke durch Steuern des Targetstroms während des Sputterbeschichtens gesteuert werden kann. Daher können die Steuerbarkeit der Filmdicke beim Sputterbeschichten und die Reproduzierbarkeit der Filmdicke beim Mehrfachsputtern die vorbestimmte Dicke des Films effektiv plattieren.
5. Sputterbeschichtung kann auch einen Film mit gleichmäßiger Dicke über einen großen Bereich erhalten.
Nachteil des Sputterns (bezieht sich auch auf das Dipol-Sputtern)
1. Komplexe Sputterausrüstung, die (elektrische) Hochdruckgeräte erfordert.
2. Niedrige Sputter-Abscheidungsrate.
3. Die ansteigende Temperatur des Substrats ist hoch und es ist anfällig für Verunreinigungsgase.
Sputter Coater für REM
Elektronenmikroskopie (REM) ist ein vielseitiges Werkzeug. Meistens kann es verwendet werden, um nanoskalige Informationen über verschiedene Proben ohne Probenvorbereitung bereitzustellen. Und in einigen Fällen ist es notwendig, SEM in Kombination mit einem Ionen-Sputter-Coater zu verwenden, um bessere SEM-Bilder zu erhalten.
Wie SEM funktioniert und Prinzipien
Die Sputtertechnik der SEM-Goldbeschichtung kann fast alle Arten von Proben, Keramiken, Metalle, Legierungen, Halbleiter, Polymere, biologische Proben usw. abbilden. Einige spezifische Probenarten sind jedoch anspruchsvoller und erfordern eine zusätzliche Probenvorbereitung durch den Bediener Sammeln Sie hochwertige Bilder mit Hilfe von SEM-Goldspray. Diese zusätzlichen Schritte umfassen das Aufsputtern einer extra leitenden dünnen Materialschicht wie Gold, Silber, Platin oder Chrom auf die Oberfläche der Probe.
Nachteile von SEM
Aufgrund der einfachen Bedienung gibt es einige Bedenken bei der Verwendung der Goldsputterbeschichtung. Die einzige Aufmerksamkeit ist, dass der Bediener am Anfang die besten Parameter herausfinden muss, um die besten Spritzergebnisse zu erzielen. Nach dem Goldsputtern ist die Oberfläche der Elemente jedoch nicht mehr das ursprüngliche Material und ihre Auskleidungsinformationen gehen verloren.