Sputter Coater e Técnicas
O que é Sputter Coater
O revestimento por pulverização pode ser um sistema de revestimento compacto ou de mesa que é idealmente adequado para revestimento de alta qualidade de amostras não condutoras para imagens de microscópio eletrônico de varredura. Manter a amostra seca e limpa é um requisito básico antes de pulverizar ou evaporar o revestimento. Se necessário, a amostra e o cátodo são trocados e a superfície é limpa por descarga incandescente. Depois disso, a amostra é recuperada e, em seguida, revestida por pulverização catódica. Ferro, níquel, cobre e outros alvos de pulverização são comumente usados como materiais de cátodo para este instrumento e, às vezes, eletrodo de ouro, platina, paládio, índio e outros metais ou corda de carbono também podem ser usados como “materiais de cátodo”.
O que é Sputtering Coating e como definir Sputter Coater
Sputtering é uma das técnicas de preparação de filmes finos de PVD, que são divididos em quatro categorias principais: DC sputtering, RF sputtering, magnetron sputtering e reactive sputtering.
O que significa Sputtering
Sputtering é o processo de bombardear um material alvo com partículas carregadas -> quando os íons acelerados bombardeiam a superfície sólida -> colisões atômicas na superfície -> ocorre transferência de energia e momento -> fazendo com que os átomos do material alvo escapem da superfície e se depositem no material de substrato.
A pulverização catódica também é um fenômeno no qual átomos ou moléculas escapam da superfície dos materiais-alvo bombardeando com partículas de energia carregadas.
Como o processo de pulverização contém conversão de momento, as partículas pulverizadas são direcionais.
O que é Sputter Coating
O revestimento por pulverização apareceu no início como uma simples pulverização de diodo DC. Tem a vantagem de ser apenas um dispositivo simples, mas a taxa de deposição por pulverização catódica dipolo DC é relativamente baixa. Não pode ser realizado sob a circunstância de baixa pressão de ar (<0,1 Pa) para manter a descarga autossustentável. Desvantagens, como a incapacidade de pulverizar materiais isolantes, limitam sua aplicação. Se um cátodo quente e um ânodo auxiliar forem adicionados ao dispositivo de sputtering dipolo DC, isso constitui sputtering triplo DC. Os elétrons quentes gerados pelo cátodo quente adicional e pelo ânodo auxiliar aumentam a ionização dos átomos do gás de pulverização catódica, o que torna possível a pulverização catódica mesmo com baixa pressão de ar.
Além disso, a tensão de pulverização catódica pode ser reduzida, o que significa que a pulverização catódica é realizada a baixa pressão de ar e baixa tensão. Ao mesmo tempo, a corrente de descarga do revestimento de pulverização catódica é aumentada e pode ser controlada independentemente da tensão. A adição de um eletrodo (tipo grade) na frente do cátodo quente constitui um dispositivo de pulverização catódica quadrupolo, que pode estabilizar a descarga. No entanto, esses dispositivos têm dificuldades em obter zonas de plasma com altas concentrações e baixas taxas de deposição, portanto, essas tecnologias não são amplamente utilizadas na indústria.
O que significa Sputtered
Sputtered pode ser usado para obter metal, liga ou materiais dielétricos ou filmes na superfície de outra substância material de substrato. É adequado para a fabricação de circuitos integrados de película fina, dispositivos de chip de chumbo, dispositivos semicondutores e assim por diante.
O que o Processo de Sputtering faz
O processo de pulverização significa que partículas (íons ou átomos ou moléculas neutras) de certa energia bombardeiam a superfície de um sólido de modo que os átomos ou moléculas próximos à superfície do sólido adquiram uma energia grande o suficiente para eventualmente escapar da superfície do sólido.
A pulverização catódica só pode ser realizada sob uma certa pressão de vácuo, de modo que o processo de pulverização catódica também é conhecido como processo de revestimento por pulverização catódica a vácuo.
Princípios do Magnetron Sputtering
A pulverização catódica de magnetron é um método para estabelecer um campo magnético ortogonal ao campo elétrico na superfície alvo para resolver os problemas da baixa taxa de deposição de pulverização catódica dipolo e baixa taxa de dissociação de plasma. Por isso, tornou-se um dos principais métodos na indústria de revestimento.
O revestimento por pulverização catódica magnética é um novo tipo de método de revestimento físico em fase de vapor. Ele usa um sistema de canhão de elétrons para emitir e focar elétrons no material a ser revestido, de modo que os átomos se espalhem para seguir o princípio da conversão de momento e voem para longe do material com alta energia cinética para depositar um filme no substrato. Este material revestido é chamado de alvo de pulverização catódica. Alvos de pulverização incluem metais, ligas, compostos cerâmicos, etc.
A pulverização catódica de magnetron tem as seguintes características em comparação com outras tecnologias de revestimento
1. Ampla gama de materiais que podem ser preparados em alvos, incluindo ligas e materiais cerâmicos, até mesmo quase todos os tipos de metais e compostos.
2. Co-sputtering de alvos múltiplos em condições apropriadas, permitindo a deposição de ligas precisamente proporcionais e constantes.
3. A adição de oxigênio, nitrogênio ou outros gases reativos à atmosfera de descarga catódica permite a deposição de filmes compostos formando o material alvo com moléculas de gás.
4. Ao controlar com precisão o processo de revestimento por pulverização catódica, espessuras de filme uniformes e de alta precisão podem ser facilmente obtidas.
5. O material alvo pode ser transformado diretamente do estado sólido para um estado de plasma pela tecnologia de pulverização catódica, e a instalação de alvos de pulverização catódica não se limita a uma determinada maneira, que é adequada para o projeto de uma câmara de revestimento de grande volume com vários alvos arranjo.
6. As características do revestimento de pulverização rápida, filme denso e boa adesão o tornam adequado para produção industrial de alto volume e alta eficiência.
Requisitos de alvos de pulverização
Os requisitos dos alvos de pulverização catódica são maiores do que os da indústria de materiais tradicionais, com requisitos gerais como tamanho, nivelamento, pureza, conteúdo de impurezas, densidade, N/O/C/S, tamanho de grão e controle de defeitos.
Os alvos de pulverização catódica também têm requisitos altos ou especiais, incluindo rugosidade da superfície, resistência, uniformidade do tamanho do grão, composição e uniformidade do tecido, conteúdo e tamanho do óxido, permeabilidade magnética, densidade ultra alta e grãos ultrafinos, etc.
Os alvos de pulverização são usados principalmente nos seguintes campos
1. Indústria eletrônica e de informação, incluindo circuitos integrados, armazenamento de informações, display de cristal líquido, memória a laser, dispositivos de controle eletrônico, etc.
2. Indústria de revestimento de vidro (vidro de revestimento por pulverização, por exemplo).
Indústrias resistentes ao desgaste e resistentes à corrosão de alta temperatura.
3. Indústria de produtos decorativos de alta qualidade.
4. Outras indústrias, etc.
O que é Deposição Sputtering
A deposição catódica é um método de pulverização catódica de átomos de um alvo, bombardeando-o com partículas de alta energia e depositando-as na superfície do substrato para formar um filme fino.
Vantagens e Desvantagens do Revestimento Sputtering
1. Tecnicamente qualquer substância pode ser pulverizada, especialmente elementos e compostos com altos pontos de fusão e baixa pressão de vapor. Sólidos de qualquer forma, independentemente da substância, como metais, semicondutores, isolantes, compostos e misturas, podem ser usados como materiais-alvo. Como materiais isolantes e ligas como os óxidos não são decompostos e fracionados quando pulverizados, eles podem ser usados para preparar filmes finos com componentes semelhantes ao material alvo e filmes de ligas com componentes uniformes e até mesmo filmes supercondutores com composições complexas.
2. Boa adesão entre o filme pulverizado e o substrato.
uma. A energia dos átomos pulverizados é 1-2 ordens de magnitude maior do que a dos átomos evaporados. Portanto, as partículas de alta energia são depositadas no substrato para conversão de energia, gerando maior energia térmica e aumentando a adesão dos átomos pulverizados ao substrato.
b. Uma porção dos átomos pulverizados com alta energia produzirá diferentes graus de fenômenos de injeção, formando uma camada de difusão no substrato onde os átomos pulverizados e os átomos do material do substrato se misturam.
c. Durante o bombardeamento de partículas sputtering, o substrato é sempre limpo e ativado na região do plasma, que remove os átomos precipitados que não aderem bem e purifica e ativa a superfície do substrato. Portanto, a adesão da camada de filme pulverizada ao substrato é bastante aprimorada.
3. No processo de revestimento por pulverização, o fenômeno de contaminação da fonte de evaporação, que não pode ser evitado durante a deposição de vapor a vácuo, não está presente. Portanto, a densidade do revestimento por pulverização é alta, menos orifícios e a pureza da camada de filme também é alta.
4. Uma vez que a espessura do filme pode ser controlada controlando a corrente alvo durante o revestimento por pulverização. Portanto, a controlabilidade da espessura do filme de revestimento por pulverização catódica e a reprodutibilidade da espessura do filme de pulverização catódica múltipla podem efetivamente revestir a espessura predeterminada do filme.
5. O revestimento por pulverização também pode obter um filme de espessura uniforme em uma grande área.
Desvantagem do Sputtering (Também se refere ao Dipole Sputtering)
1. Equipamento de sputtering complexo, que requer dispositivos de alta pressão (elétrica).
2. Baixa taxa de deposição de pulverização catódica.
3. O aumento da temperatura do substrato é alto e é suscetível a gases impuros.
Sputter Coater para SEM
A microscopia eletrônica (MEV) é uma ferramenta versátil. Na maioria das vezes, pode ser usado para fornecer informações em nanoescala em várias amostras sem preparação da amostra. E, em alguns casos, é necessário usar SEM em combinação com um Ion sputter coater para obter melhores imagens de SEM.
Como o SEM funciona e princípios
A técnica de pulverização catódica do revestimento de ouro SEM pode gerar imagens de quase todos os tipos de amostras, cerâmicas, metais, ligas, semicondutores, polímeros, amostras biológicas, etc. colete imagens de alta qualidade com a ajuda do spray de ouro SEM. Essas etapas adicionais incluem pulverizar uma camada fina extra condutora de material como ouro, prata, platina ou cromo na superfície da amostra.
Desvantagens do SEM
Devido à facilidade de operação, existem algumas preocupações ao usar o revestimento por pulverização catódica de ouro. A única atenção é que, no início, o operador precisa descobrir os melhores parâmetros para obter os melhores resultados de pulverização. No entanto, após a pulverização catódica, a superfície dos elementos não é mais o material original e suas informações de revestimento são perdidas.