ספוטר קוטר וטכניקות
מה זה Sputter Coater
ציפוי ספריי יכול להיות מערכת ציפוי קומפקטית או שולחן שמתאימה באופן אידיאלי לציפוי באיכות גבוהה של דגימות לא מוליכות להדמיה במיקרוסקופ אלקטרוני. שמירה על הדגימה יבשה ונקייה היא דרישה בסיסית לפני קירוי או אידוי ציפוי. במידת הצורך, הדגימה והקתודה מוחלפות והמשטח מנוקה על ידי פריקת זוהר. לאחר מכן, הדגימה משוחזרת ולאחר מכן מצופה מקרטעת. ברזל, ניקל, נחושת ומטרות מקרטעות אחרות משמשות בדרך כלל כחומרי קתודה עבור מכשיר זה, ולפעמים זהב אלקטרודה, פלטינה, פלדיום, אינדיום ומתכות אחרות או חבל פחמן יכולים לשמש גם כ"חומרי קתודה".
מהו ציפוי מתז וכיצד להגדיר ציפוי מתז
הקזת היא אחת מטכניקות הכנת הסרט הדק של PVD, אשר מחולקות לארבע קטגוריות עיקריות: קימוז DC, קימוז RF, קימוץ מגנטרון וקיזוז תגובתי.
מה המשמעות של קפיצה
קפיצה היא תהליך של הפצצת חומר מטרה עם חלקיקים טעונים -> כאשר היונים המואצים מפציצים את פני השטח המוצקים -> התנגשויות אטומיות פני השטח -> מתרחשות העברת אנרגיה ותנע -> גורמים לאטומי חומר המטרה לברוח מהמשטח ולהתפקד על פני השטח. חומר מצע.
קפיצה היא גם תופעה שבה אטומים או מולקולות בורחים מפני השטח של חומרי מטרה על ידי הפצצה עם חלקיקי אנרגיה טעונים.
מכיוון שתהליך הקפיצה מכיל המרת מומנטום, החלקיקים המקרזים הם כיווניים.
מהו ציפוי ספוטר
ציפוי ספוטר הופיע ממש בהתחלה כקריסת דיודה DC פשוטה. יש לו את היתרון של מכשיר פשוט, אבל קצב התצהיר דיפול DC נמוך יחסית. זה לא יכול להתבצע בנסיבות של לחץ אוויר נמוך (<0.1 Pa) כדי לשמור על פריקה עצמית. חסרונות, כמו חוסר היכולת לקרטט חומרי בידוד, מגבילים את היישום שלו. אם מתווספות קתודה חמה ואנודה עזר להתקן המקרטעת דיפול DC, זה מהווה קימוז משולש DC. האלקטרונים החמים שנוצרים על ידי הקתודה החמה הנוספת ואנודת העזר משפרים את היינון של אטומי הגז המקרטעים, מה שמאפשר קימוץ גם בלחץ אוויר נמוך.
בנוסף, ניתן להפחית את מתח הקפיצה מה שאומר שהקימוץ מתבצע בלחץ אוויר נמוך ובמתח נמוך. במקביל, זרם הפריקה של הציפוי המקרטע גדל וניתן לשלוט בו ללא תלות במתח. תוספת של אלקטרודה (דמוי רשת) לפני הקתודה החמה מהווה מכשיר קפיצה מרובע-פול, שיכול לייצב את הפריקה. עם זאת, למכשירים אלה יש קשיים בהשגת אזורי פלזמה עם ריכוזים גבוהים וקצבי שיקוע נמוכים, ולכן הטכנולוגיה הזו אינה בשימוש נרחב בתעשייה.
מה המשמעות של Sputtered
ניתן להשתמש ב-Sputtered כדי להשיג חומרים או סרטים של מתכת, סגסוגת או דיאלקטריים על פני השטח של חומר מצע אחר. זה מתאים לייצור מעגלים משולבים בסרט דק, התקני עופרת שבבים, התקני מוליכים למחצה וכן הלאה.
מה עושה תהליך הקפיצה
תהליך הקפיצה פירושו שחלקיקים (יונים או אטומים או מולקולות ניטרליות) של אנרגיה מסוימת מפגיזים את פני השטח של מוצק כך שהאטומים או המולקולות הסמוכים לפני המוצק מקבלים אנרגיה גדולה מספיק כדי לברוח בסופו של דבר מפני השטח של המוצק.
ניתן לבצע קימוט רק בלחץ ואקום מסוים, כך שתהליך הקיזוז ידוע גם בשם תהליך ציפוי הקזת ואקום.
עקרונות הקזת מגנטרון
קפיצת מגנטרונים היא שיטה לבסס שדה מגנטי אורתוגונלי לשדה החשמלי על משטח המטרה כדי לפתור את הבעיות של קצב השקיעה הנמוך של קיצוץ דיפול וקצב פירוק פלזמה נמוך. אז זה הפך לאחת השיטות העיקריות בתעשיית הציפוי.
ציפוי מקרטעת מגנטרון הוא סוג חדש של שיטת ציפוי פאזת אדים פיזית. הוא משתמש במערכת אקדח אלקטרונים כדי לפלוט ולמקד אלקטרונים על החומר המיועד לציפוי כך שהאטומים ניתזו החוצה כדי לעקוב אחר עקרון המרת המומנטום ויעופו מהחומר עם אנרגיה קינטית גבוהה כדי להפקיד סרט על המצע. חומר מצופה זה נקרא מטרת מקרטעת. מטרות הקפיצה כוללות מתכות, סגסוגות, תרכובות קרמיות וכו'.
לקמץ מגנטרון יש את המאפיינים הבאים בהשוואה לטכנולוגיות ציפוי אחרות
1. מגוון רחב של חומרים שניתן להכין למטרות, כולל סגסוגות וחומרים קרמיים, אפילו כמעט כל סוגי המתכות והתרכובות.
2. תרסיס משותף של מטרות מרובות בתנאים מתאימים, המאפשר שיקוע של סגסוגות בפרופורציה מדויקת וקבועה.
3. הוספה של חמצן, חנקן או גזים תגובתיים אחרים לאווירת הפריקה המקרטעת מאפשרת שקיעת סרטים מורכבים היוצרים את חומר המטרה עם מולקולות גז.
4. על ידי שליטה מדויקת בתהליך ציפוי הקזת, ניתן להשיג בקלות עובי סרט אחיד ובדיוק גבוה.
5. ניתן להפוך את חומר המטרה ישירות ממצב מוצק למצב פלזמה על ידי טכניקת קיצוץ יונים, והתקנת מטרות הקפיצה אינה מוגבלת לדרך מסוימת, המתאימה לתכנון של תא ציפוי בנפח גדול עם מטרות מרובות. הסדר.
6. המאפיינים של ציפוי קפיצי מהיר, סרט צפוף והדבקה טובה הופכים אותו למתאים לייצור תעשייתי בנפח גבוה וביעילות גבוהה.
דרישות מטרות קפיצה
הדרישות של מטרות הקפיצה גבוהות מאלה של תעשיית החומרים המסורתית עם דרישות כלליות כמו גודל, שטוחות, טוהר, תכולת טומאה, צפיפות, N/O/C/S, גודל גרגר ובקרת פגמים.
למטרות התזת יש גם דרישות גבוהות או מיוחדות, לרבות חספוס פני השטח, עמידות, אחידות גודל גרגירים, הרכב ואחידות רקמות, תכולת וגודל תחמוצות, חדירות מגנטית, צפיפות גבוהה במיוחד וגרעינים עדינים במיוחד וכו'.
מטרות קיצוץ משמשות בעיקר בתחומים הבאים
1. תעשיית האלקטרוניקה והמידע, לרבות מעגלים משולבים, אחסון מידע, תצוגת גבישים נוזליים, זיכרון לייזר, מכשירי בקרה אלקטרוניים וכו'.
2. תעשיית ציפוי זכוכית (קרסס ציפוי זכוכית למשל).
תעשיות עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה בטמפרטורה גבוהה.
3. תעשיית מוצרים דקורטיביים ברמה גבוהה.
4. תעשיות אחרות וכו'.
מהי תצהיר מקרטעת
שקיעת ספוטר היא שיטה לקרטעת אטומים ממטרה על ידי הפצצתה בחלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה והפקדתם על פני המצע ליצירת סרט דק.
יתרונות וחסרונות של ציפוי מתיז
1. מבחינה טכנית ניתן לקרטט כל חומר, במיוחד יסודות ותרכובות עם נקודות התכה גבוהות ולחץ אדים נמוך. מוצקים מכל צורה, ללא קשר לחומר כגון מתכות, מוליכים למחצה, מבודדים, תרכובות ותערובות, יכולים לשמש כחומרי מטרה. מכיוון שחומרי בידוד וסגסוגות כגון תחמוצות אינם מתפרקים ומתפצלים בעת קפיצה, ניתן להשתמש בהם להכנת סרטים דקים בעלי רכיבים דומים לחומר המטרה וסרטי סגסוגת בעלי רכיבים אחידים, ואפילו סרטים מוליכים-על בעלי קומפוזיציות מורכבות.
2. הידבקות טובה בין הסרט המקרטע למצע.
א. האנרגיה של אטומים מקרטעים גבוהה ב-1-2 סדרי גודל מזו של אטומים שהתאדו. לכן, החלקיקים בעלי האנרגיה הגבוהה מופקדים על המצע להמרת אנרגיה, מייצרים אנרגיה תרמית גבוהה יותר ומשפרים את ההיצמדות של האטומים המקרזים למצע.
ב. חלק מהאטומים המקרטעים בעלי אנרגיה גבוהה ייצרו דרגות שונות של תופעות הזרקה, ויצרו שכבת דיפוזיה על גבי המצע בה מתערבבים זה בזה האטומים המקרזים והאטומים של חומר המצע.
ג. במהלך הפצצת חלקיקים מקרטעים, המצע תמיד מנוקה ומופעל באזור הפלזמה, מה שמסיר את האטומים המשקעים שאינם נצמדים היטב ומטהרים ומפעילים את פני המצע. לכן, ההידבקות של שכבת הסרט המקרטע למצע משופרת מאוד.
3. בתהליך ציפוי הקפיצה, התופעה של זיהום מקור האידוי, שלא ניתן להימנע ממנה במהלך שקיעת אדי ואקום, אינה קיימת. לכן, צפיפות הציפוי המקרטעת גבוהה, פחות חורים וטוהר שכבת הסרט גבוהה מדי.
4. מאז עובי הסרט ניתן לשלוט על ידי שליטה בזרם המטרה במהלך ציפוי sputter. לכן, יכולת השליטה של עובי הסרט של ציפוי הקפיצה והשחזור של עובי הסרט של ריבוי ריבוי יכולים למעשה לצלוח את העובי שנקבע מראש של הסרט.
5. ציפוי מרסס יכול גם לקבל סרט בעובי אחיד על פני שטח גדול.
החיסרון של קימוט (התייחס גם לקיזוז דיפול)
1. ציוד מקרטעת מורכב, הדורש התקני לחץ גבוה (חשמלי).
2. קצב שקיעת קיצוץ נמוך.
3. עליית הטמפרטורה של המצע גבוהה והוא רגיש לגזי טומאה.
ספוטר Coater עבור SEM
מיקרוסקופיות אלקטרונים (SEM) היא כלי רב תכליתי. רוב הזמן, ניתן להשתמש בו כדי לספק מידע ננומטרי על דגימות שונות ללא הכנת דגימות. ובמקרים מסוימים, יש צורך להשתמש ב-SEM בשילוב עם ציפוי Ion sputter כדי לקבל תמונות SEM טובות יותר.
איך SEM עובד ועקרונות
טכניקת הקפיצה של ציפוי זהב SEM יכולה לדמיין כמעט את כל סוגי הדגימות, קרמיקה, מתכות, סגסוגות, מוליכים למחצה, פולימרים, דגימות ביולוגיות וכו'. עם זאת, כמה סוגים ספציפיים של דגימות מאתגרים יותר ודורשים מהמפעיל לבצע הכנה נוספת של דגימות. אסוף תמונות באיכות גבוהה בעזרת ספריי זהב SEM. השלבים הנוספים הללו כוללים התזת שכבה דקה מוליכה נוספת של חומר כגון זהב, כסף, פלטינה או כרום על פני הדגימה.
החסרונות של SEM
בשל קלות התפעול, יש כמה חששות בעת שימוש בציפוי זהב. תשומת הלב היחידה היא שבהתחלה, המפעיל צריך להבין את הפרמטרים הטובים ביותר כדי לקבל את תוצאות הריסוס הטובות ביותר. עם זאת, לאחר התזת זהב, פני היסודות אינם עוד החומר המקורי ומידע התוחם שלהם אובד.