top of page

สปัตเตอร์โค้ทเตอร์และเทคนิค

สปัตเตอร์โค้ทเตอร์คืออะไร

เครื่องเคลือบสปัตเตอร์อาจเป็นระบบเคลือบขนาดกะทัดรัดหรือแบบตั้งโต๊ะที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเคลือบคุณภาพสูงของตัวอย่างที่ไม่นำไฟฟ้าสำหรับการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด การรักษาชิ้นงานให้แห้งและสะอาดเป็นข้อกำหนดขั้นพื้นฐานก่อนที่จะพ่นหรือเคลือบผิวระเหย หากจำเป็น ชิ้นงานทดสอบและแคโทดจะถูกสลับและทำความสะอาดพื้นผิวด้วยการปล่อยสารเรืองแสง หลังจากนั้นจึงนำชิ้นงานกลับคืนแล้วเคลือบสปัตเตอร์ โดยทั่วไปจะใช้เหล็ก นิกเกิล ทองแดง และเป้าหมายการสปัตเตอร์อื่นๆ เป็นวัสดุแคโทดสำหรับเครื่องมือนี้ และบางครั้งอิเล็กโทรดทองคำ แพลทินัม แพลเลเดียม อินเดียม และโลหะอื่นๆ หรือเชือกคาร์บอนยังสามารถใช้เป็น "วัสดุแคโทด" ได้อีกด้วย

การเคลือบสปัตเตอริงคืออะไรและนิยามของสปัตเตอร์โค้ทเตอร์อย่างไร

การสปัตเตอร์เป็นหนึ่งในเทคนิคการเตรียมฟิล์มบางแบบ PVD ซึ่งแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลัก: การสปัตเตอร์ DC, การสปัตเตอร์ RF, การสปัตเตอร์แบบแมกนีตรอน และการสปัตเตอร์แบบรีแอกทีฟ

Carbon Coater Performance

การสปัตเตอร์หมายถึงอะไร

การสปัตเตอริงเป็นกระบวนการของการระดมยิงวัสดุเป้าหมายด้วยอนุภาคที่มีประจุ -> เมื่อไอออนเร่งพุ่งใส่พื้นผิวของแข็ง -> การชนกันของอะตอมบนพื้นผิว -> การถ่ายโอนพลังงานและโมเมนตัมเกิดขึ้น -> ทำให้อะตอมของวัสดุเป้าหมายหลุดออกจากพื้นผิวและสะสมตัวบน วัสดุพื้นผิว

 

การสปัตเตอร์ยังเป็นปรากฏการณ์ที่อะตอมหรือโมเลกุลหลุดออกจากพื้นผิวของวัสดุเป้าหมายโดยการทิ้งระเบิดด้วยอนุภาคพลังงานที่มีประจุไฟฟ้า

 

เนื่องจากกระบวนการสปัตเตอร์มีการแปลงโมเมนตัม อนุภาคที่ถูกสปัตเตอร์จึงมีทิศทาง

การเคลือบสปัตเตอร์คืออะไร

การเคลือบสปัตเตอร์ปรากฏขึ้นที่จุดเริ่มต้นเหมือนการสปัตเตอร์ไดโอด DC อย่างง่าย มีข้อได้เปรียบเพียงอุปกรณ์ธรรมดา แต่อัตราการสะสมของไดโพลสปัตเตอริง DC ค่อนข้างต่ำ ไม่สามารถทำได้ภายใต้สภาวะความกดอากาศต่ำ (<0.1 Pa) เพื่อรักษาการไหลออกที่ยั่งยืน ข้อเสีย เช่น ไม่สามารถพ่นวัสดุฉนวนได้ ทำให้จำกัดการใช้งาน หากมีการเพิ่มแคโทดร้อนและแอโนดเสริมลงในอุปกรณ์ DC ไดโพลสปัตเตอร์ นี่ถือเป็นการสปัตเตอริง DC สามเท่า อิเล็กตรอนร้อนที่เกิดจากแคโทดร้อนเพิ่มเติมและแอโนดเสริมช่วยเสริมการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมของก๊าซสปัตเตอริง ซึ่งทำให้การสปัตเตอร์เป็นไปได้แม้ในสภาวะความกดอากาศต่ำ

 

นอกจากนี้ แรงดันสปัตเตอริงยังสามารถลดลงได้ ซึ่งหมายถึงการสปัตเตอริงจะดำเนินการที่ความกดอากาศต่ำและแรงดันไฟต่ำ ในเวลาเดียวกัน กระแสดิสชาร์จของการเคลือบสปัตเตอร์ริ่งจะเพิ่มขึ้นและสามารถควบคุมได้โดยอิสระจากแรงดันไฟฟ้า การเพิ่มอิเล็กโทรด (คล้ายกริด) ที่ด้านหน้าของแคโทดร้อนถือเป็นอุปกรณ์สปัตเตอร์สี่เท่า ซึ่งสามารถทำให้การคายประจุมีเสถียรภาพ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้มีปัญหาในการรับพลาสมาโซนที่มีความเข้มข้นสูงและอัตราการสะสมต่ำ ดังนั้นเทคโนโลยีเหล่านี้จึงไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

Sputtered หมายถึงอะไร

สปัตเตอร์สามารถใช้เพื่อให้ได้โลหะ โลหะผสม หรือวัสดุไดอิเล็กทริก หรือฟิล์มบนพื้นผิวของสสารที่เป็นวัสดุตั้งต้นอื่นๆ เหมาะสำหรับการผลิตวงจรรวมแบบฟิล์มบาง อุปกรณ์นำชิป อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ และอื่นๆ

Sputtering Target Use and Manufacturing Process
Coating Result Sample Picture under SEM (by SD-900M Model) EPTFE (Extended Poly Tetra Fluo

กระบวนการสปัตเตอริงทำหน้าที่อะไร

กระบวนการสปัตเตอริงหมายถึงการที่อนุภาค (ไอออนหรืออะตอมหรือโมเลกุลที่เป็นกลาง) ของพลังงานบางอย่างโจมตีพื้นผิวของของแข็ง เพื่อให้อะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ใกล้พื้นผิวของของแข็งได้รับพลังงานมากพอที่จะหลุดออกจากพื้นผิวของของแข็งได้ในที่สุด

 

การสปัตเตอริงสามารถทำได้ภายใต้แรงดันสุญญากาศที่กำหนดเท่านั้น ดังนั้นกระบวนการสปัตเตอริงจึงเรียกอีกอย่างว่ากระบวนการเคลือบสปัตเตอร์แบบสุญญากาศ

หลักการสปัตเตอริงของแมกนีตรอน

แมกนีตรอนสปัตเตอร์เป็นวิธีการสร้างสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับสนามไฟฟ้าบนพื้นผิวเป้าหมายเพื่อแก้ปัญหาอัตราการสะสมตัวของไดโพลสปัตเตอร์ที่ต่ำและอัตราการแยกตัวของพลาสมาต่ำ ดังนั้นจึงกลายเป็นหนึ่งในวิธีการหลักในอุตสาหกรรมการเคลือบผิว

 

การเคลือบแมกนีตรอนสปัตเตอริงเป็นวิธีการเคลือบเฟสไอทางกายภาพรูปแบบใหม่ ใช้ระบบปืนอิเล็กตรอนเพื่อปล่อยและโฟกัสอิเล็กตรอนบนวัสดุที่จะเคลือบ เพื่อให้อะตอมพ่นออกมาตามหลักการของการแปลงโมเมนตัม และบินออกจากวัสดุด้วยพลังงานจลน์สูงเพื่อสะสมฟิล์มไว้บนพื้นผิว วัสดุเคลือบนี้เรียกว่าเป้าหมายสปัตเตอร์ เป้าหมายสปัตเตอร์รวมถึงโลหะ โลหะผสม สารประกอบเซรามิก ฯลฯ

แมกนีตรอนสปัตเตอร์มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการเคลือบอื่นๆ

1. มีวัสดุหลากหลายประเภทที่สามารถเตรียมเป็นเป้าหมาย รวมถึงโลหะผสมและวัสดุเซรามิก แม้กระทั่งโลหะและสารประกอบเกือบทุกชนิด

 

2. การสปัตเตอริงร่วมกันของหลายเป้าหมายภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ทำให้สามารถสะสมโลหะผสมที่ได้สัดส่วนอย่างแม่นยำและคงที่

 

3. การเติมออกซิเจน ไนโตรเจน หรือก๊าซปฏิกิริยาอื่นๆ เข้าไปในบรรยากาศการปล่อยสปัตเตอริง ทำให้เกิดการทับถมของฟิล์มผสมที่ก่อตัวเป็นวัสดุเป้าหมายด้วยโมเลกุลของก๊าซ

 

4. ด้วยการควบคุมกระบวนการเคลือบสปัตเตอริงอย่างแม่นยำ ทำให้ได้ความหนาของฟิล์มที่สม่ำเสมอและมีความแม่นยำสูงได้อย่างง่ายดาย

 

5. วัสดุเป้าหมายสามารถเปลี่ยนจากสถานะของแข็งเป็นสถานะพลาสมาได้โดยตรงโดยเทคโนโลยีไอออนสปัตเตอร์ และการติดตั้งเป้าหมายสปัตเตอร์ไม่ได้จำกัดเพียงวิธีใดวิธีหนึ่ง ซึ่งเหมาะสำหรับการออกแบบห้องเคลือบปริมาณมากที่มีหลายเป้าหมาย การจัดเตรียม.

 

6. ลักษณะของการเคลือบสปัตเตอร์ที่รวดเร็ว ฟิล์มหนาแน่น และการยึดเกาะที่ดีทำให้เหมาะสำหรับการผลิตทางอุตสาหกรรมในปริมาณมากและมีประสิทธิภาพสูง

Sputtering Targets Materials Science

ข้อกำหนดเป้าหมายสปัตเตอร์

ความต้องการของเป้าหมายการสปัตเตอร์สูงกว่าความต้องการของอุตสาหกรรมวัสดุแบบดั้งเดิมที่มีข้อกำหนดทั่วไป เช่น ขนาด ความเรียบ ความบริสุทธิ์ ปริมาณสิ่งเจือปน ความหนาแน่น N/O/C/S ขนาดเกรน และการควบคุมข้อบกพร่อง

 

เป้าหมายการสปัตเตอร์ยังมีข้อกำหนดสูงหรือพิเศษ รวมถึงความหยาบของพื้นผิว ความต้านทาน ความสม่ำเสมอของขนาดเกรน ความสม่ำเสมอขององค์ประกอบและเนื้อเยื่อ เนื้อหาและขนาดออกไซด์ การซึมผ่านของแม่เหล็ก ความหนาแน่นสูงพิเศษ & เกรนที่ละเอียดมาก เป็นต้น

เป้าหมายสปัตเตอริงส่วนใหญ่จะใช้ในฟิลด์ต่อไปนี้

1. อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และข้อมูล ได้แก่ วงจรรวม การจัดเก็บข้อมูล จอแสดงผลคริสตัลเหลว หน่วยความจำเลเซอร์ อุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ

 

2. อุตสาหกรรมเคลือบแก้ว (เช่น เคลือบแก้วด้วยสปัตเตอร์)

อุตสาหกรรมที่ทนต่อการสึกหรอและทนต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง

3. อุตสาหกรรมสินค้าตกแต่งคุณภาพสูง

4. อุตสาหกรรมอื่นๆ เป็นต้น

การทับถมของสปัตเตอร์คืออะไร

การทับถมของสปัตเตอร์เป็นวิธีการสปัตเตอริงอะตอมจากเป้าหมายโดยการระดมยิงด้วยอนุภาคพลังงานสูงและสะสมไว้บนพื้นผิวของวัสดุพิมพ์เพื่อสร้างฟิล์มบางๆ

ข้อดีและข้อเสียของการเคลือบสปัตเตอริง

1. ในทางเทคนิค สสารทุกชนิดสามารถสปัตเตอร์ได้ โดยเฉพาะธาตุและสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวสูงและความดันไอต่ำ ของแข็งที่มีรูปร่างใดๆ โดยไม่คำนึงถึงสสาร เช่น โลหะ สารกึ่งตัวนำ ฉนวน สารประกอบและสารผสม สามารถใช้เป็นวัสดุเป้าหมายได้ เนื่องจากวัสดุฉนวนและโลหะผสม เช่น ออกไซด์ไม่ถูกสลายตัวและแยกส่วนเมื่อสปัตเตอร์ จึงสามารถใช้เตรียมฟิล์มบางที่มีส่วนประกอบคล้ายกันกับวัสดุเป้าหมายและฟิล์มอัลลอยด์ที่มีส่วนประกอบเหมือนกัน และแม้แต่ฟิล์มตัวนำยิ่งยวดที่มีองค์ประกอบซับซ้อน

 

2. การยึดเกาะที่ดีระหว่างฟิล์มที่สปัตเตอร์กับพื้นผิว

ก. พลังงานของอะตอมที่สปัตเตอร์สูงกว่าพลังงานของอะตอมที่ระเหย 1-2 คำสั่ง ดังนั้น อนุภาคพลังงานสูงจึงถูกสะสมไว้บนซับสเตรตเพื่อการแปลงพลังงาน ทำให้เกิดพลังงานความร้อนที่สูงขึ้น และเพิ่มการยึดเกาะของอะตอมที่สปัตเตอร์กับซับสเตรต

ข. ส่วนหนึ่งของอะตอมของสปัตเตอร์ที่มีพลังงานสูงจะทำให้เกิดปรากฏการณ์การฉีดในระดับต่างๆ กัน ก่อตัวเป็นชั้นการแพร่กระจายบนซับสเตรตซึ่งอะตอมของสปัตเตอร์และอะตอมของวัสดุซับสเตรตผสมกัน

ค. ในระหว่างการระดมยิงอนุภาคสปัตเตอริง สารตั้งต้นจะถูกทำความสะอาดและเปิดใช้งานในบริเวณพลาสมาอยู่เสมอ ซึ่งจะกำจัดอะตอมที่ตกตะกอนซึ่งไม่เกาะติดดีออก และทำให้บริสุทธิ์และกระตุ้นพื้นผิวของสารตั้งต้น ดังนั้นการยึดเกาะของชั้นฟิล์มสปัตเตอร์กับพื้นผิวจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก

 

3. ในกระบวนการเคลือบสปัตเตอร์ จะไม่มีปรากฏการณ์การปนเปื้อนจากแหล่งกำเนิดการระเหย ซึ่งไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ในระหว่างการสะสมไอระเหยในสุญญากาศ ดังนั้นความหนาแน่นของการเคลือบสปัตเตอริงจึงสูง รูเข็มน้อยลง และชั้นฟิล์มมีความบริสุทธิ์สูงด้วย

 

4. เนื่องจากสามารถควบคุมความหนาของฟิล์มได้โดยการควบคุมกระแสเป้าหมายระหว่างการเคลือบสปัตเตอร์ ดังนั้นความสามารถในการควบคุมความหนาของฟิล์มของการเคลือบสปัตเตอร์และความสามารถในการทำซ้ำของความหนาของฟิล์มของการสปัตเตอริงหลายครั้งจึงสามารถเคลือบความหนาของฟิล์มที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

5. การเคลือบสปัตเตอร์ยังสามารถได้ฟิล์มที่มีความหนาสม่ำเสมอทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่

Marketing Copies of VPI

ข้อเสียของการสปัตเตอร์ (หมายถึง Dipole Sputtering ด้วย)

1. อุปกรณ์สปัตเตอร์ที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้อุปกรณ์แรงดันสูง (ไฟฟ้า)

 

2. อัตราการสะสมของสปัตเตอร์ต่ำ

 

3. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของพื้นผิวสูงและไวต่อก๊าซเจือปน

เครื่องเคลือบสปัตเตอร์สำหรับ SEM

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) เป็นเครื่องมืออเนกประสงค์ ส่วนใหญ่สามารถใช้เพื่อให้ข้อมูลระดับนาโนของตัวอย่างต่างๆ โดยไม่ต้องเตรียมตัวอย่าง และในบางกรณีจำเป็นต้องใช้ SEM ร่วมกับ Ion sputter coater เพื่อให้ได้ภาพ SEM ที่ดีขึ้น

SEM ทำงานและหลักการอย่างไร

เทคนิคการสปัตเตอริงของการเคลือบทอง SEM สามารถถ่ายภาพตัวอย่างได้เกือบทุกชนิด เซรามิก โลหะ โลหะผสม เซมิคอนดักเตอร์ โพลิเมอร์ ตัวอย่างทางชีวภาพ ฯลฯ อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างเฉพาะบางประเภทมีความท้าทายมากกว่า และต้องการให้ผู้ปฏิบัติงานเตรียมตัวอย่างเพิ่มเติมเพื่อ เก็บภาพคุณภาพสูงด้วยความช่วยเหลือของ SEM gold spray ขั้นตอนเพิ่มเติมเหล่านี้รวมถึงการสปัตเตอร์ชั้นวัสดุบางพิเศษที่นำไฟฟ้าได้ เช่น ทอง เงิน แพลทินัม หรือโครเมียมบนพื้นผิวของตัวอย่าง

ข้อเสียของ SEM

เนื่องจากการใช้งานที่ง่าย จึงมีข้อกังวลเล็กน้อยเมื่อใช้การเคลือบสปัตเตอร์สีทอง ความสนใจเพียงอย่างเดียวคือในตอนเริ่มต้น ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องค้นหาพารามิเตอร์ที่ดีที่สุดเพื่อให้ได้ผลการฉีดพ่นที่ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม หลังจากการสปัตเตอร์สีทอง พื้นผิวขององค์ประกอบจะไม่ใช่วัสดุดั้งเดิมอีกต่อไป และข้อมูลการบุผิวขององค์ประกอบจะสูญหายไป

bottom of page