스퍼터 코터 및 기술
스퍼터 코터 란?
스퍼터 코팅기는 주사 전자 현미경 이미징을 위한 비전도성 샘플의 고품질 코팅에 이상적으로 적합한 소형 또는 테이블탑 코팅 시스템일 수 있습니다. 시편을 건조하고 깨끗하게 유지하는 것은 코팅을 스퍼터링하거나 증발시키기 전에 기본 요구 사항입니다. 필요한 경우 시편과 음극을 교체하고 글로우 방전으로 표면을 청소합니다. 그 후 시편을 회수한 다음 스퍼터링 코팅합니다. 철, 니켈, 구리 및 기타 스퍼터링 타겟은 일반적으로 이 장비의 음극 재료로 사용되며 때로는 전극 금, 백금, 팔라듐, 인듐 및 기타 금속 또는 탄소 로프도 "음극 재료"로 사용할 수 있습니다.
스퍼터링 코팅이란 무엇이며 스퍼터 코터를 정의하는 방법
스퍼터링은 PVD 박막 준비 기술 중 하나이며 DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링 및 반응성 스퍼터링의 네 가지 주요 범주로 나뉩니다.
스퍼터링의 의미
스퍼터링은 전하를 띤 입자로 대상 물질을 충돌시키는 과정 -> 가속된 이온이 고체 표면에 충돌할 때 -> 표면 원자 충돌 -> 에너지 및 운동량 전달 발생 -> 대상 물질 원자가 표면에서 탈출하여 표면에 침전시키는 과정입니다. 기질 재료.
스퍼터링은 또한 원자 또는 분자가 하전된 에너지 입자로 충격을 가하여 대상 물질의 표면에서 탈출하는 현상입니다.
스퍼터링 프로세스에는 운동량 변환이 포함되어 있으므로 스퍼터링된 입자는 방향성이 있습니다.
스퍼터 코팅이란
스퍼터링 코팅은 맨 처음에 간단한 DC 다이오드 스퍼터링으로 나타났습니다. 장치가 단순하다는 장점이 있지만 DC 다이폴 스퍼터링 증착률이 상대적으로 낮다. 자체 유지 방전을 유지하기 위해 낮은 기압(<0.1 Pa) 환경에서는 수행할 수 없습니다. 절연 재료를 스퍼터링할 수 없는 것과 같은 단점은 적용을 제한합니다. DC 쌍극자 스퍼터링 장치에 열음극과 보조 양극이 추가되면 DC 삼중 스퍼터링이 구성됩니다. 추가 열 음극 및 보조 양극에 의해 생성된 열전자는 스퍼터링 가스 원자의 이온화를 향상시켜 낮은 기압에서도 스퍼터링이 가능합니다.
또한 스퍼터링 전압을 낮출 수 있으며 이는 스퍼터링이 낮은 기압 및 낮은 전압에서 수행됨을 의미합니다. 동시에 스퍼터링 코팅의 방전 전류가 증가하고 전압과 독립적으로 제어할 수 있습니다. 열음극 앞에 전극(그리드형)을 추가하면 방전을 안정화할 수 있는 4극자 스퍼터링 장치가 구성됩니다. 그러나 이러한 장치는 고농도 및 낮은 증착 속도의 플라즈마 영역을 얻는 데 어려움이 있으므로 이러한 기술은 산업에서 널리 사용되지 않습니다.
스퍼터링은 무엇을 의미합니까?
스퍼터링은 다른 기판 재료 물질의 표면에 금속, 합금 또는 유전체 재료 또는 필름을 얻기 위해 사용될 수 있습니다. 박막 집적 회로, 칩 리드 장치, 반도체 장치 등의 제조에 적합합니다.
스퍼터링 공정은 무엇을 하는가
스퍼터링 공정은 특정 에너지의 입자(이온 또는 중성 원자 또는 분자)가 고체 표면에 충돌하여 고체 표면 근처의 원자 또는 분자가 결국 고체 표면에서 탈출할 수 있을 만큼 충분히 큰 에너지를 획득하는 것을 의미합니다.
스퍼터링은 특정 진공 압력에서만 수행될 수 있으므로 스퍼터링 공정은 진공 스퍼터링 코팅 공정으로도 알려져 있습니다.
마그네트론 스퍼터링 원리
마그네트론 스퍼터링은 쌍극자 스퍼터링의 낮은 증착 속도와 낮은 플라즈마 해리 속도의 문제를 해결하기 위해 대상 표면의 전기장에 직교하는 자기장을 설정하는 방법입니다. 따라서 코팅 산업의 주요 방법 중 하나가 되었습니다.
마그네트론 스퍼터링 코팅은 새로운 유형의 물리적 기상 코팅 방법입니다. 전자총 시스템을 사용하여 전자를 방출하여 코팅할 물질에 집중시켜 스퍼터링된 원자가 운동량 변환의 원리에 따라 높은 운동 에너지로 물질에서 멀리 날아가 기판에 막을 증착합니다. 이 코팅된 재료를 스퍼터링 타겟이라고 합니다. 스퍼터링 타겟에는 금속, 합금, 세라믹 화합물 등이 포함됩니다.
마그네트론 스퍼터링은 다른 코팅 기술에 비해 다음과 같은 특징이 있습니다.
1. 합금 및 세라믹 재료, 심지어 거의 모든 유형의 금속 및 화합물을 포함하여 타겟으로 준비할 수 있는 광범위한 재료.
2. 적절한 조건에서 다중 타겟의 동시 스퍼터링으로 정확한 비율의 일정한 합금 증착이 가능합니다.
3. 스퍼터링 방전 분위기에 산소, 질소 또는 기타 반응성 가스를 추가하면 가스 분자로 타겟 재료를 형성하는 복합막을 증착할 수 있습니다.
4. 스퍼터링 코팅 공정을 정밀하게 제어함으로써 균일하고 정밀한 막 두께를 쉽게 얻을 수 있습니다.
5. 타겟 재료는 이온 스퍼터링 기술에 의해 고체 상태에서 플라즈마 상태로 직접 변환될 수 있으며, 스퍼터링 타겟의 설치는 특정 방식에 제한되지 않으므로 다중 타겟이 있는 대용량 코팅 챔버 설계에 적합합니다. 준비.
6. 빠른 스퍼터링 코팅, 치밀한 필름 및 우수한 접착 특성으로 인해 대량 생산 및 고효율 산업 생산에 적합합니다.
스퍼터링 타겟 요구 사항
스퍼터링 타겟의 요구 사항은 크기, 평탄도, 순도, 불순물 함량, 밀도, N/O/C/S, 입자 크기 및 결함 제어와 같은 일반적인 요구 사항이 있는 기존 재료 산업의 요구 사항보다 높습니다.
스퍼터링 타겟은 또한 표면 거칠기, 저항, 입자 크기 균일성, 조성 및 조직 균일성, 산화물 함량 및 크기, 투자율, 초고밀도 및 초미립자 등을 포함하여 높거나 특별한 요구 사항이 있습니다.
Sputtering Targets는 주로 다음 분야에서 사용됩니다.
1. 집적 회로, 정보 저장, 액정 디스플레이, 레이저 메모리, 전자 제어 장치 등을 포함한 전자 및 정보 산업
2. 유리 코팅 산업(예: 스퍼터 코팅 유리).
내마모성 및 고온 부식 방지 산업.
3. 고급 장식품 산업.
4. 기타 산업 등
스퍼터링 증착이란
스퍼터링 증착은 타겟에 고에너지 입자를 충돌시켜 원자를 스퍼터링하고 기판 표면에 증착하여 박막을 형성하는 방법입니다.
스퍼터링 코팅의 장단점
1. 기술적으로 모든 물질, 특히 녹는점이 높고 증기압이 낮은 원소 및 화합물을 스퍼터링할 수 있습니다. 금속, 반도체, 절연체, 화합물, 혼합물 등 물질에 관계없이 모든 형태의 고체를 대상 물질로 사용할 수 있습니다. 절연체 물질과 산화물 등의 합금은 스퍼터링 시 분해 및 분획화되지 않기 때문에 타겟 물질과 유사한 성분의 박막, 균일한 성분의 합금막 제조, 복잡한 조성의 초전도막 제조에도 사용할 수 있다.
2. 스퍼터링된 필름과 기판 사이의 우수한 접착력.
ㅏ. 스퍼터링된 원자의 에너지는 증발된 원자보다 1-2배 더 높습니다. 따라서 고에너지 입자는 에너지 변환을 위해 기판에 증착되어 더 높은 열 에너지를 생성하고 스퍼터링된 원자의 기판에 대한 접착력을 향상시킵니다.
비. 높은 에너지를 가진 스퍼터링된 원자의 일부는 서로 다른 정도의 주입 현상을 생성하여 스퍼터링된 원자와 기판 재료의 원자가 혼합되는 기판에 확산층을 형성합니다.
씨. 스퍼터링 입자의 충격 동안 기판은 플라즈마 영역에서 항상 세척되고 활성화되어 잘 부착되지 않는 침전된 원자를 제거하고 기판 표면을 정화하고 활성화합니다. 따라서, 기판에 대한 스퍼터링된 필름 층의 접착력이 크게 향상됩니다.
3. 스퍼터 코팅 공정에서는 진공증착시 피할 수 없는 증착원 오염 현상이 없습니다. 따라서 스퍼터링 코팅 밀도가 높고 핀홀이 적으며 필름층의 순도도 높습니다.
4. 스퍼터 코팅시 타겟 전류를 제어하여 막두께를 제어할 수 있기 때문이다. 따라서, 스퍼터링 코팅의 막두께의 제어성 및 다중 스퍼터링의 막두께의 재현성으로 소정의 막두께를 효과적으로 도금할 수 있다.
5. 스퍼터링 코팅은 또한 넓은 면적에 걸쳐 균일한 두께의 막을 얻을 수 있습니다.
스퍼터링의 단점(쌍극자 스퍼터링도 참조)
1. 고압(전기) 압력 장치가 필요한 복잡한 스퍼터링 장비.
2. 낮은 스퍼터링 증착 속도.
3. 기판의 온도 상승이 높고 불순물 가스에 취약합니다.
SEM용 스퍼터 코터
전자현미경(SEM)은 다목적 도구입니다. 대부분의 경우 샘플 준비 없이 다양한 샘플에 대한 나노스케일 정보를 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 그리고 어떤 경우에는 더 나은 SEM 이미지를 얻기 위해 이온 스퍼터 코터와 함께 SEM을 사용할 필요가 있습니다.
SEM 작동 방식 및 원칙
SEM 금 코팅의 스퍼터링 기술은 거의 모든 유형의 샘플, 세라믹, 금속, 합금, 반도체, 폴리머, 생물학적 샘플 등을 이미징할 수 있습니다. 그러나 일부 특정 유형의 샘플은 더 까다로우며 작업자가 추가 샘플 준비를 수행해야 합니다. SEM 골드 스프레이를 사용하여 고품질 이미지를 수집합니다. 이러한 추가 단계에는 샘플 표면에 금, 은, 백금 또는 크롬과 같은 여분의 전도성 얇은 재료 층을 스퍼터링하는 것이 포함됩니다.
SEM의 단점
작업의 용이성으로 인해 금 스퍼터링 코팅을 사용할 때 몇 가지 우려 사항이 있습니다. 유일한 주의는 처음에 작업자가 최상의 분무 결과를 얻기 위해 최상의 매개변수를 파악해야 한다는 것입니다. 그러나 금 스퍼터링 후 요소의 표면은 더 이상 원래 재료가 아니며 해당 요소의 라이너 정보가 손실됩니다.