Revêtement par pulvérisation et techniques
Qu'est-ce que le revêtement par pulvérisation
Le revêtement par pulvérisation peut être un système de revêtement compact ou de table qui convient parfaitement au revêtement de haute qualité d'échantillons non conducteurs pour l'imagerie au microscope électronique à balayage. Garder l'échantillon sec et propre est une exigence de base avant la pulvérisation ou l'évaporation du revêtement. Si nécessaire, l'échantillon et la cathode sont échangés et la surface est nettoyée par décharge luminescente. Après cela, l'échantillon est récupéré puis recouvert par pulvérisation cathodique. Le fer, le nickel, le cuivre et d'autres cibles de pulvérisation sont couramment utilisés comme matériaux de cathode pour cet instrument, et parfois l'or d'électrode, le platine, le palladium, l'indium et d'autres métaux ou une corde de carbone peuvent également être utilisés comme «matériaux de cathode».
Qu'est-ce que le revêtement par pulvérisation et comment définir le revêtement par pulvérisation
La pulvérisation cathodique est l'une des techniques de préparation de couches minces PVD, qui se divise en quatre catégories principales : la pulvérisation CC, la pulvérisation RF, la pulvérisation magnétron et la pulvérisation réactive.
Que signifie la pulvérisation
La pulvérisation est le processus de bombardement d'un matériau cible avec des particules chargées -> lorsque les ions accélérés bombardent la surface solide -> des collisions atomiques de surface -> un transfert d'énergie et d'impulsion se produit -> provoquant l'échappement des atomes du matériau cible de la surface et le dépôt sur le matériau du substrat.
La pulvérisation cathodique est également un phénomène dans lequel des atomes ou des molécules s'échappent de la surface des matériaux cibles en les bombardant avec des particules d'énergie chargées.
Étant donné que le processus de pulvérisation contient une conversion de quantité de mouvement, les particules pulvérisées sont directionnelles.
Qu'est-ce que le revêtement par pulvérisation
Le revêtement par pulvérisation est apparu au tout début sous la forme d'une simple pulvérisation cathodique à diode CC. Il a l'avantage d'être un dispositif simple, mais le taux de dépôt par pulvérisation cathodique dipôle DC est relativement faible. Il ne peut pas être effectué dans des circonstances de faible pression d'air (<0,1 Pa) pour maintenir une décharge autonome. Des inconvénients, tels que l'impossibilité de pulvériser des matériaux isolants, limitent son application. Si une cathode chaude et une anode auxiliaire sont ajoutées au dispositif de pulvérisation dipolaire à courant continu, cela constitue une triple pulvérisation à courant continu. Les électrons chauds générés par la cathode chaude supplémentaire et l'anode auxiliaire améliorent l'ionisation des atomes de gaz de pulvérisation, ce qui rend la pulvérisation possible même à basse pression d'air.
De plus, la tension de pulvérisation peut être réduite, ce qui signifie que la pulvérisation est effectuée à basse pression d'air et basse tension. En même temps, le courant de décharge du revêtement de pulvérisation est augmenté et peut être contrôlé indépendamment de la tension. L'ajout d'une électrode (en forme de grille) devant la cathode chaude constitue un dispositif de pulvérisation quadripolaire, qui peut stabiliser la décharge. Cependant, ces dispositifs ont des difficultés à obtenir des zones de plasma avec des concentrations élevées et des taux de dépôt faibles, ces technologies ne sont donc pas largement utilisées dans l'industrie.
Que signifie pulvérisé
La pulvérisation peut être utilisée pour obtenir un métal, un alliage ou des matériaux ou des films diélectriques sur la surface d'une autre substance de matériau de substrat. Il convient à la fabrication de circuits intégrés à couches minces, de dispositifs à puce, de dispositifs à semi-conducteurs, etc.
Que fait le processus de pulvérisation
Le processus de pulvérisation cathodique signifie que des particules (ions ou atomes ou molécules neutres) d'une certaine énergie bombardent la surface d'un solide de sorte que les atomes ou molécules proches de la surface du solide acquièrent une énergie suffisamment importante pour éventuellement s'échapper de la surface du solide.
La pulvérisation ne peut être effectuée que sous une certaine pression de vide, de sorte que le processus de pulvérisation est également connu sous le nom de processus de revêtement par pulvérisation sous vide.
Principes de pulvérisation magnétron
La pulvérisation magnétron est une méthode pour établir un champ magnétique orthogonal au champ électrique sur la surface cible pour résoudre les problèmes de faible taux de dépôt de la pulvérisation dipolaire et de faible taux de dissociation du plasma. C'est donc devenu l'une des principales méthodes de l'industrie du revêtement.
Le revêtement par pulvérisation magnétron est un nouveau type de méthode de revêtement physique en phase vapeur. Il utilise un système de canon à électrons pour émettre et focaliser des électrons sur le matériau à revêtir afin que les atomes pulvérisés suivent le principe de conversion de l'impulsion et s'éloignent du matériau à haute énergie cinétique pour déposer un film sur le substrat. Ce matériau revêtu est appelé cible de pulvérisation. Les cibles de pulvérisation comprennent les métaux, les alliages, les composés céramiques, etc.
La pulvérisation magnétron présente les caractéristiques suivantes par rapport aux autres technologies de revêtement
1. Large gamme de matériaux pouvant être transformés en cibles, y compris les alliages et les matériaux céramiques, voire presque tous les types de métaux et de composés.
2. Co-pulvérisation de plusieurs cibles dans des conditions appropriées, permettant le dépôt d'alliages précisément proportionnés et constants.
3. L'ajout d'oxygène, d'azote ou d'autres gaz réactifs à l'atmosphère de décharge de pulvérisation permet le dépôt de films composés formant le matériau cible avec des molécules de gaz.
4. En contrôlant avec précision le processus de revêtement par pulvérisation, des épaisseurs de film uniformes et de haute précision peuvent être facilement obtenues.
5. Le matériau cible peut être directement transformé de l'état solide à l'état plasma par la technologie de pulvérisation ionique, et l'installation de cibles de pulvérisation n'est pas limitée à certaines manières, ce qui convient à la conception d'une chambre de revêtement de grand volume avec plusieurs cibles arrangement.
6. Les caractéristiques d'un revêtement par pulvérisation rapide, d'un film dense et d'une bonne adhérence le rendent adapté à une production industrielle à haut volume et à haut rendement.
Exigences relatives aux cibles de pulvérisation
Les exigences des cibles de pulvérisation sont plus élevées que celles de l'industrie des matériaux traditionnels avec des exigences générales telles que la taille, la planéité, la pureté, la teneur en impuretés, la densité, le N/O/C/S, la taille des grains et le contrôle des défauts.
Les cibles de pulvérisation ont également des exigences élevées ou spéciales, notamment la rugosité de surface, la résistance, l'uniformité de la taille des grains, l'uniformité de la composition et des tissus, la teneur et la taille des oxydes, la perméabilité magnétique, les grains ultra-haute densité et ultra-fins, etc.
Les cibles de pulvérisation sont principalement utilisées dans les domaines suivants
1. Industrie de l'électronique et de l'information, y compris les circuits intégrés, le stockage d'informations, l'affichage à cristaux liquides, la mémoire laser, les dispositifs de contrôle électroniques, etc.
2. Industrie du revêtement de verre (verre de revêtement par pulvérisation cathodique par exemple).
Industries résistantes à l'usure et à la corrosion à haute température.
3. industrie des produits décoratifs de haute qualité.
4. Autres industries, etc.
Qu'est-ce que le dépôt par pulvérisation
Le dépôt par pulvérisation est une méthode de pulvérisation d'atomes d'une cible en la bombardant avec des particules à haute énergie et en les déposant sur la surface du substrat pour former un film mince.
Avantages et inconvénients du revêtement par pulvérisation cathodique
1. Techniquement, toute substance peut être pulvérisée, en particulier les éléments et les composés à point de fusion élevé et à faible pression de vapeur. Les solides de toute forme, quelle que soit la substance, tels que les métaux, les semi-conducteurs, les isolants, les composés et les mélanges, peuvent être utilisés comme matériaux cibles. Étant donné que les matériaux isolants et les alliages tels que les oxydes ne sont pas décomposés et fractionnés lorsqu'ils sont pulvérisés, ils peuvent être utilisés pour préparer des films minces avec des composants similaires au matériau cible et des films d'alliage avec des composants uniformes, et même des films supraconducteurs avec des compositions complexes.
2. Bonne adhérence entre le film pulvérisé et le substrat.
un. L'énergie des atomes pulvérisés est supérieure de 1 à 2 ordres de grandeur à celle des atomes évaporés. Par conséquent, les particules à haute énergie sont déposées sur le substrat pour la conversion d'énergie, générant une énergie thermique plus élevée et améliorant l'adhérence des atomes pulvérisés au substrat.
b. Une partie des atomes pulvérisés à haute énergie produira différents degrés de phénomènes d'injection, formant une couche de diffusion sur le substrat où les atomes pulvérisés et les atomes du matériau du substrat sont mélangés.
c. Pendant le bombardement des particules de pulvérisation, le substrat est toujours nettoyé et activé dans la région du plasma, ce qui élimine les atomes précipités qui n'adhèrent pas bien et purifient et activent la surface du substrat. Par conséquent, l'adhérence de la couche de film pulvérisée au substrat est grandement améliorée.
3. Dans le processus de revêtement par pulvérisation cathodique, le phénomène de contamination de la source d'évaporation, qui ne peut être évité lors du dépôt en phase vapeur sous vide, n'est pas présent. Par conséquent, la densité du revêtement de pulvérisation est élevée, moins de trous d'épingle et la pureté de la couche de film est également élevée.
4. Étant donné que l'épaisseur du film peut être contrôlée en contrôlant le courant cible pendant le revêtement par pulvérisation. Par conséquent, la contrôlabilité de l'épaisseur du film du revêtement par pulvérisation et la reproductibilité de l'épaisseur du film de la pulvérisation multiple peuvent effectivement plaquer l'épaisseur prédéterminée du film.
5. Le revêtement par pulvérisation peut également obtenir un film d'épaisseur uniforme sur une grande surface.
Inconvénient de la pulvérisation (se réfère également à la pulvérisation dipolaire)
1. Équipement de pulvérisation complexe, nécessitant des appareils à haute pression (électrique).
2. Faible taux de dépôt par pulvérisation.
3. L'augmentation de la température du substrat est élevée et il est sensible aux gaz d'impuretés.
Coucheuse par pulvérisation pour SEM
La microscopie électronique (MEB) est un outil polyvalent. La plupart du temps, il peut être utilisé pour fournir des informations à l'échelle nanométrique sur divers échantillons sans préparation d'échantillon. Et dans certains cas, il est nécessaire d'utiliser le SEM en combinaison avec une coucheuse à pulvérisation ionique pour obtenir de meilleures images SEM.
Fonctionnement et principes du SEM
La technique de pulvérisation du revêtement d'or SEM peut imager presque tous les types d'échantillons, céramiques, métaux, alliages, semi-conducteurs, polymères, échantillons biologiques, etc. Cependant, certains types d'échantillons spécifiques sont plus difficiles et nécessitent que l'opérateur effectue une préparation supplémentaire de l'échantillon pour collectez des images de haute qualité à l'aide du spray d'or SEM. Ces étapes supplémentaires comprennent la pulvérisation d'une fine couche extraconductrice de matériau tel que l'or, l'argent, le platine ou le chrome sur la surface de l'échantillon.
Inconvénients du SEM
En raison de la facilité d'utilisation, il y a quelques problèmes lors de l'utilisation d'un revêtement de pulvérisation d'or. La seule attention est qu'au début, l'opérateur doit déterminer les meilleurs paramètres pour obtenir les meilleurs résultats de pulvérisation. Cependant, après la pulvérisation cathodique de l'or, la surface des éléments n'est plus le matériau d'origine et leur information de doublure est perdue.