Sputter Coater y Técnicas
¿Qué es Sputter Coater?
Sputter Coater podría ser un sistema de recubrimiento compacto o de mesa ideal para el recubrimiento de alta calidad de muestras no conductoras para imágenes de microscopio electrónico de barrido. Mantener la muestra seca y limpia es un requisito básico antes de pulverizar o evaporar el recubrimiento. Si es necesario, la muestra y el cátodo se intercambian y la superficie se limpia con una descarga luminiscente. Después de eso, la muestra se recupera y luego se recubre por pulverización catódica. El hierro, el níquel, el cobre y otros objetivos de pulverización catódica se utilizan comúnmente como materiales catódicos para este instrumento y, a veces, también se pueden utilizar como "materiales catódicos" electrodos de oro, platino, paladio, indio y otros metales o cuerdas de carbono.
¿Qué es el recubrimiento por pulverización catódica y cómo definirlo?
La pulverización catódica es una de las técnicas de preparación de películas delgadas de PVD, que se dividen en cuatro categorías principales: pulverización catódica de CC, pulverización catódica de RF, pulverización catódica con magnetrón y pulverización catódica reactiva.
¿Qué significa chisporrotear?
La pulverización catódica es el proceso de bombardear un material objetivo con partículas cargadas -> cuando los iones acelerados bombardean la superficie sólida -> colisiones atómicas en la superficie -> se produce transferencia de energía y momento -> haciendo que los átomos del material objetivo escapen de la superficie y se depositen en el material del sustrato.
La pulverización también es un fenómeno en el que los átomos o las moléculas escapan de la superficie de los materiales objetivo al bombardearlos con partículas de energía cargadas.
Dado que el proceso de pulverización contiene conversión de cantidad de movimiento, las partículas pulverizadas son direccionales.
¿Qué es el recubrimiento por pulverización catódica?
El recubrimiento por pulverización apareció desde el principio como una simple pulverización por diodo de CC. Tiene la ventaja de ser un dispositivo simple, pero la tasa de deposición por pulverización catódica del dipolo de CC es relativamente baja. No se puede realizar en circunstancias de baja presión de aire (<0,1 Pa) para mantener la descarga autosuficiente. Las desventajas, como la incapacidad de pulverizar materiales aislantes, limitan su aplicación. Si se agrega un cátodo caliente y un ánodo auxiliar al dispositivo de pulverización dipolo de CC, esto constituye una pulverización catódica triple de CC. Los electrones calientes generados por el cátodo caliente adicional y el ánodo auxiliar mejoran la ionización de los átomos de gas de pulverización, lo que hace posible la pulverización incluso a baja presión de aire.
Además, el voltaje de pulverización catódica se puede reducir, lo que significa que la pulverización catódica se lleva a cabo a baja presión de aire y bajo voltaje. Al mismo tiempo, la corriente de descarga del recubrimiento de pulverización aumenta y puede controlarse independientemente del voltaje. La adición de un electrodo (en forma de rejilla) delante del cátodo caliente constituye un dispositivo de pulverización catódica, que puede estabilizar la descarga. Sin embargo, estos dispositivos tienen dificultades para obtener zonas de plasma con altas concentraciones y bajas tasas de deposición, por lo que esta tecnología no se usa mucho en la industria.
¿Qué significa farfullado?
La pulverización catódica se puede utilizar para obtener materiales o películas de metal, aleación o dieléctricos en la superficie de otra sustancia de material de sustrato. Es adecuado para la fabricación de circuitos integrados de película delgada, dispositivos de chip de plomo, dispositivos semiconductores, etc.
¿Qué hace el proceso de pulverización catódica?
El proceso de pulverización catódica significa que las partículas (iones o átomos neutros o moléculas) de cierta energía bombardean la superficie de un sólido para que los átomos o moléculas cerca de la superficie del sólido adquieran una energía lo suficientemente grande como para eventualmente escapar de la superficie del sólido.
La pulverización solo se puede realizar bajo una cierta presión de vacío, por lo que el proceso de pulverización también se conoce como proceso de recubrimiento por pulverización al vacío.
Principios de pulverización catódica con magnetrón
La pulverización catódica con magnetrón es un método para establecer un campo magnético ortogonal al campo eléctrico en la superficie del objetivo para resolver los problemas de la baja tasa de deposición de la pulverización dipolar y la baja tasa de disociación del plasma. Por lo que se ha convertido en uno de los principales métodos en la industria del recubrimiento.
El recubrimiento por pulverización catódica con magnetrón es un nuevo tipo de método de recubrimiento físico en fase de vapor. Utiliza un sistema de cañón de electrones para emitir y enfocar electrones en el material que se va a recubrir, de modo que los átomos chisporroteen siguiendo el principio de conversión de momento y se alejen del material con alta energía cinética para depositar una película en el sustrato. Este material recubierto se denomina objetivo de pulverización catódica. Los objetivos de pulverización catódica incluyen metales, aleaciones, compuestos cerámicos, etc.
La pulverización catódica con magnetrón tiene las siguientes características en comparación con otras tecnologías de recubrimiento
1. Amplia gama de materiales que se pueden preparar en objetivos, incluidas aleaciones y materiales cerámicos, incluso casi todos los tipos de metales y compuestos.
2. Co-pulverización de múltiples objetivos en condiciones apropiadas, lo que permite la deposición de aleaciones constantes y de proporciones precisas.
3. La adición de oxígeno, nitrógeno u otros gases reactivos a la atmósfera de descarga de bombardeo iónico permite la deposición de películas compuestas que forman el material objetivo con moléculas de gas.
4. Al controlar con precisión el proceso de recubrimiento por pulverización catódica, se pueden obtener fácilmente espesores de película uniformes y de alta precisión.
5. El material del objetivo se puede transformar directamente de estado sólido a estado de plasma mediante la tecnología de pulverización iónica, y la instalación de objetivos de pulverización catódica no se limita a una determinada forma, que es adecuada para el diseño de una cámara de recubrimiento de gran volumen con múltiples objetivos arreglo.
6. Las características de recubrimiento rápido por pulverización catódica, película densa y buena adherencia lo hacen adecuado para la producción industrial de alto volumen y alta eficiencia.
Requisitos de los objetivos de pulverización catódica
Los requisitos de los objetivos de pulverización catódica son más altos que los de la industria de materiales tradicionales con requisitos generales como tamaño, planitud, pureza, contenido de impurezas, densidad, N/O/C/S, tamaño de grano y control de defectos.
Los objetivos de pulverización también tienen requisitos altos o especiales, que incluyen rugosidad de la superficie, resistencia, uniformidad del tamaño de grano, uniformidad de composición y tejido, contenido y tamaño de óxido, permeabilidad magnética, densidad ultra alta y granos ultrafinos, etc.
Los objetivos de pulverización catódica se utilizan principalmente en los siguientes campos
1. Industria electrónica y de la información, incluidos circuitos integrados, almacenamiento de información, pantalla de cristal líquido, memoria láser, dispositivos de control electrónico, etc.
2. Industria de revestimiento de vidrio (vidrio de revestimiento por pulverización catódica, por ejemplo).
Industrias resistentes al desgaste y resistentes a la corrosión a alta temperatura.
3. Industria de artículos decorativos de alta calidad.
4. Otras industrias, etc.
¿Qué es la deposición por pulverización catódica?
La deposición por pulverización catódica es un método de pulverización catódica de átomos desde un objetivo bombardeándolo con partículas de alta energía y depositándolas en la superficie del sustrato para formar una película delgada.
Ventajas y desventajas del recubrimiento por pulverización catódica
1. Técnicamente se puede pulverizar cualquier sustancia, especialmente elementos y compuestos con puntos de fusión altos y baja presión de vapor. Los sólidos de cualquier forma, independientemente de la sustancia, como metales, semiconductores, aislantes, compuestos y mezclas, se pueden utilizar como materiales objetivo. Dado que los materiales aislantes y las aleaciones, como los óxidos, no se descomponen ni se fraccionan cuando se pulverizan, se pueden usar para preparar películas delgadas con componentes similares al material objetivo y películas de aleación con componentes uniformes, e incluso películas superconductoras con composiciones complejas.
2. Buena adherencia entre la película pulverizada y el sustrato.
una. La energía de los átomos pulverizados es de 1 a 2 órdenes de magnitud mayor que la de los átomos evaporados. Por lo tanto, las partículas de alta energía se depositan sobre el sustrato para la conversión de energía, generando una mayor energía térmica y mejorando la adhesión de los átomos pulverizados al sustrato.
b. Una parte de los átomos pulverizados con alta energía producirá diferentes grados de fenómenos de inyección, formando una capa de difusión sobre el sustrato donde se entremezclan los átomos pulverizados y los átomos del material del sustrato.
C. Durante el bombardeo de partículas de sputtering, el sustrato siempre se limpia y activa en la región del plasma, que elimina los átomos precipitados que no se adhieren bien y purifica y activa la superficie del sustrato. Por lo tanto, se mejora mucho la adhesión de la capa de película pulverizada al sustrato.
3. En el proceso de recubrimiento por pulverización catódica, el fenómeno de contaminación de la fuente de evaporación, que no se puede evitar durante la deposición de vapor al vacío, no está presente. Por lo tanto, la densidad del recubrimiento de pulverización catódica es alta, hay menos poros y la pureza de la capa de película también es alta.
4. Dado que el espesor de la película se puede controlar mediante el control de la corriente objetivo durante el recubrimiento por pulverización catódica. Por lo tanto, la controlabilidad del espesor de la película del recubrimiento por bombardeo iónico y la reproducibilidad del espesor de la película por bombardeo iónico múltiple pueden chapar efectivamente el espesor predeterminado de la película.
5. El recubrimiento por pulverización catódica también puede obtener una película de espesor uniforme sobre un área grande.
Desventaja de la pulverización catódica (también se refiere a la pulverización catódica dipolar)
1. Equipos de pulverización catódica complejos que requieren dispositivos de alta presión (eléctrica).
2. Baja tasa de deposición por pulverización catódica.
3. El aumento de la temperatura del sustrato es alto y es susceptible a los gases de impureza.
Recubridor por pulverización catódica para SEM
Microscopías electrónicas (SEM) es una herramienta versátil. La mayoría de las veces, se puede usar para proporcionar información a nanoescala sobre varias muestras sin preparación de muestras. Y en algunos casos, es necesario usar SEM en combinación con un recubridor de pulverización iónica para obtener mejores imágenes SEM.
Cómo funciona SEM y principios
La técnica de pulverización catódica del recubrimiento de oro SEM puede generar imágenes de casi todos los tipos de muestras, cerámicas, metales, aleaciones, semiconductores, polímeros, muestras biológicas, etc. Sin embargo, algunos tipos específicos de muestras son más desafiantes y requieren que el operador realice una preparación adicional de la muestra para recopila imágenes de alta calidad con la ayuda de SEM gold spray. Estos pasos adicionales incluyen pulverizar una capa delgada extra conductiva de material como oro, plata, platino o cromo en la superficie de la muestra.
Desventajas de SEM
Debido a la facilidad de operación, existen algunas preocupaciones al usar el recubrimiento de oro por pulverización catódica. La única atención es que, al principio, el operador debe determinar los mejores parámetros para obtener los mejores resultados de pulverización. Sin embargo, después de la pulverización catódica de oro, la superficie de los elementos ya no es el material original y se pierde la información de su revestimiento.