Kategori Produk
Hubungi kami

Haohai Logam Meterials Co, Ltd

Haohai Titanium Co, Ltd


Alamat:

Plant No.19, TusPark, Century Avenue,

Kota Xianyang, Shaanxi Pro., 712000, Cina


Tel:

+86 29 3358 2330

+86 29 3358 2349


Fax:

+86 29 3315 9049


E-mail:

Info@pvdtarget.com

Sales@pvdtarget.com



Layanan hotline
029 3358 2330

Teknologi

Rumah > TeknologiKonten

Penguapan dan Sputtering


Perbandingan antara Evaporasi dan Sputtering


Evaporasi melalui sinar elektron

Dalam evaporasi termal, sebagian besar material pengendapan mengalami transisi dari kondisi padat ke uap dengan menggunakan pemanasan termal atau penembakan elektron. Bahan yang menguap kemudian dibawa ke substrat di mana pertumbuhan film tipis terjadi. Parameter kritis dari teknologi pelapisan seperti ini terutama adalah kecepatan rata-rata partikel yang menguap dan distribusi sudutnya. Tekanan dasar harus dijaga dalam rentang vakum tinggi untuk meminimalkan jumlah kejadian dampak antara partikel menguap dan gas sisa dalam ruangan. Vakum tinggi memungkinkan partikel memiliki "jalur bebas berarti" yang cukup untuk film tipis untuk tumbuh pada tingkat substrat. Pelapisan dengan cara penguapan biasanya dilakukan di ruangan seperti yang digambarkan pada gambar 1 di bawah ini. Ruang stainless steel dievakuasi dengan bantuan pompa primer dan sekunder (seperti pompa turbo seperti pada contoh atau pompa difusi). Sumber dari evaporant adalah kepala pistol e-beam; pertumbuhan lapisan dikontrol oleh microbalance kristal kuarsa yang dapat melaporkan baik ketebalan dan tingkat penguapan. Senapan ion ditambahkan untuk meningkatkan kerapatan bahan pelapis atau untuk mempersiapkan substrat untuk pengendapan.

PVD evaporation chamber.jpg

Gambar 1: Ruang evaporasi PVD



Distribusi dari evaporant: uniformity mask

Untuk substrat yang datar, distribusi bahan yang menguap sangat bergantung pada jarak antara sumber dan substrat yang akan dilapisi, serta pada sudut antara substrat dan sumber penguapan. Ketergantungan didefinisikan oleh apa yang disebut kosinus-hukum karena yang ketergantungan jarak berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dan ketergantungan sudut sebanding dengan kosinus dari sudut. Sementara yang pertama sebagian besar dapat dikoreksi dengan menggunakan kaldu bola yang memegang substrat, faktor kedua membutuhkan masker keseragaman untuk mencapai distribusi seragam dari bahan yang menguap pada semua substrat.


Bahan pelapis dengan evaporasi termal atau e-beam

Pelapisan dengan bahan evaporasi merupakan langkah besar dalam teknologi pelapisan saat diperkenalkan pada tahun 1930-an. Saat ini teknologi ini memungkinkan penggunaan banyak bahan pelapis yang berbeda, seperti yang diilustrasikan dalam tabel di bawah ini:

Endapan
Material Evaporant Khas Ketidakmurnian Tingkat Deposisi Kisaran Suhu Biaya
Panas Logam atau bahan titik leleh rendah

Au, Ag, Al, Cr, Sn, Sb, Ge, In, Mg, Ga

CdS, Pbs, CdSe, NaCl, KCl, AgCl, MgF 2 , CaF 2 , PbCl 2

Tinggi 1 - 20 A / dtk - 1800 ℃ Rendah
E-Beam Kedua logam dan dielectrics

Semua yang ada di atas, plus:

Ni, Pt, Ir, Rh, Ti, V, Zr, W, Ta, Mo, Al 2 O 3 , SiO, SiO 2 , SnO 2 , TiO 2 , ZrO 2

Rendah 10 - 100 A / dtk - 3000 ℃ Tinggi


Teknologi pelapisan sputter

Lapisan sputter, juga dikenal sebagai "katoda sputtering", menggunakan aksi erosif ion dipercepat pada permukaan material target. Ion-ion ini memiliki energi yang cukup untuk menghilangkan partikel (= sputter) pada permukaan target. Dalam bentuk yang paling sederhana, di bawah vakum tinggi medan listrik dihasilkan antara anoda dan pelat katoda (target) yang akan tergagap. Dengan menggunakan tegangan listrik gas kerja, umumnya Argon (Ar), terionisasi menghasilkan pancaran cahaya. Karena target disimpan pada tegangan negatif, ion Ar + yang positif berakselerasi ke arah target dan "menggerutu" atom-atom pada permukaannya. Berbeda dengan penguapan panas, dalam sputtering partikel-partikel target tidak dipindahkan oleh panas, tetapi melalui “transfer momentum” langsung (tumbukan inelastik) antara ion dan atom material yang akan disimpan. Untuk mencapai sputtering energi ambang tertentu diperlukan untuk menghilangkan atom dari permukaan target dan membawanya ke ruang hampa. Hal ini ditunjukkan oleh efisiensi sputtering S, yang merupakan rasio bahan yang tergagap per Ar + ion. Proses sputtering memiliki energi yang jauh lebih tinggi daripada proses penguapan yang berarti bahwa bahan yang tergagap biasanya dalam bentuk ion dengan kemampuan untuk menghasilkan lapisan yang sangat padat.


Magnetron tergagap-gagap

Teknologi sputtering yang paling umum adalah magnetron sputtering di mana magnet ditempatkan di area target untuk menjaga kepadatan ion sputtering sangat tinggi yang meningkatkan efisiensi sputtering. Dengan cara itu mungkin memiliki tingkat sputtering yang lebih tinggi dan lebih stabil dan akibatnya deposisi lebih cepat. Proses pelapisan sputtering magnetron tidak memerlukan kontrol keseimbangan mikro; Kontrol ketebalan online dapat dilakukan hanya dengan waktu sputtering: sekali memulai tingkat deposisi lapisan (yaitu ketebalan dilapisi per detik biasanya diberikan sebagai nm / s) tergantung pada medan magnet, medan percepatan listrik dan tekanan gas. Jika parameter ini konstan, tingkat deposisi stabil juga dan akan dapat direproduksi di bawah kondisi yang sama dari parameter yang disebutkan di atas.


Gambar 2 berikut menunjukkan target silikon melingkar di bawah bombardir ion Ar +. Adalah mungkin untuk melihat kepadatan tertinggi dari ion (cahaya putih) yang sesuai dengan medan magnet permanen. Namun, atom yang tergagap akan datang dari seluruh permukaan magnetron.

th.jpeg

Gambar 2: Plasma dari target Silicon melingkar di bawah penembakan ion Argon



Sputtering reaktif

Dalam sputtering magnetron reaktif, gas reaktif (atau campuran gas) ditambahkan ke gas inert (misalnya Argon) dan bereaksi dengan atom terkikis dari target selama pembentukan lapisan pada substrat. Jumlah gas reaktif yang benar ditentukan oleh karakteristik optik yang diperlukan dari bahan yang dilapisi. Film ini dapat sub-stoikiometri, stoikiometri, atau teroksidasi tergantung pada kuantitas gas reaktif yang dimasukkan ke dalam ruang lapisan yang mengarah ke karakteristik fisik dan optik yang benar-benar berbeda dari bahan yang dilapisi1. Dengan teknologi ini, misalnya mungkin untuk melapisi indeks bias tinggi dan indeks bahan bias rendah hanya menggunakan satu target.


Silikon adalah salah satu bahan pelapis yang paling menarik. Dengan mencampur Silicon dengan Nitrogen, dimungkinkan untuk mendapatkan bahan indeks bias tinggi Si 3 N 4 (n≌ 2,05 @ 520nm dalam bentuk curahnya); dengan mencampurnya dengan oksigen adalah mungkin untuk mendapatkan bahan indeks bias rendah SiO 2 (n≌ 1,46 @ 520 nm dalam bentuk curahnya). Pada gambar 3, skema dari teknologi sputtering reaktif digambarkan. Nitrogen dan Oksigen digunakan sebagai gas reaktif; Argon digunakan untuk membuat plasma dan menggerutu target Silicon.

Reactive sputtering chamber.jpg

Gambar 3: Ruang sputtering reaktif



Perbandingan antara teknologi penguapan dan sputter coating

Sputtering bukanlah metode evaporasi. Energi tinggi yang terlibat dalam proses tidak akan membuat atom yang menguap seperti penguapan panas. Melainkan menciptakan plasma partikel bermandikan penuh muatan dengan energi yang jauh lebih tinggi. Membandingkan energi partikel yang diperoleh dengan sputtering dan oleh evaporasi, yang terakhir jauh lebih sedikit energik dan karena itu tidak dapat mengatur diri mereka sendiri untuk memiliki kepadatan tinggi ketika menumbuhkan film tipis pada substrat.


Seperti yang diilustrasikan pada gambar 1, evaporasi e-beam membutuhkan bantuan dari berkas ion selama deposisi untuk mendapatkan densitas yang lebih tinggi. Teknologi ini disebut sebagai Assisted Assosition Deposition (IAD). Dalam pistol ion ion plasma gas inert atau reaktif dihasilkan; partikel bermuatan dari pistol menghantam film yang tumbuh dan meningkatkan kepadatan film. Kepadatan yang lebih tinggi dapat meningkatkan sifat mekanik dari film yang dilapisi atau meningkatkan ketahanan abrasi dari suatu lapisan. Keterbatasan lain dari penguapan adalah ketergantungannya yang kuat pada tingkat penguapan bahan yang menguap, yang membuatnya tidak mungkin menguap zat-zat dengan stoikiometri yang rumit atau bahkan bahan paduan. Sebaliknya, Sputtering jauh kurang sensitif terhadap stoikiometri target. Namun, dengan sputtering tidak mungkin untuk melapisi bahan fluoride (seperti MgF 2 ) karena plasma tergagap menghancurkan struktur film fluoride.


Melihat ke industri mata, sputtering sekarang menjadi teknologi matang untuk produksi lensa AR atau Cermin. Manfaat utamanya adalah kecepatan proses, stabilitas tingkat deposisi yang memungkinkan untuk menghindari monitor kristal kuarsa dan kemungkinan untuk melakukan proses yang sepenuhnya otomatis.


Kemampuan untuk mengotomatiskan didasarkan pada dua fakta berikut:

Karena sputtering menggunakan sputtering dan / atau gas reaktif, proses sputtering tidak membutuhkan tingkat vakum rendah yang sama dengan evaporasi.

Distribusi tidak terkait dengan kerucut evaporant seperti pada proses evaporasi. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk merealisasikan ruang-ruang pelapisan yang lebih kompak yang dapat diintegrasikan dengan lebih mudah ke dalam suatu jalur produksi otomatis (bersama dengan generator lensa, polisher dan sebuah pelapis berputar untuk pelapisan keras).


Karakteristik yang disebutkan di atas telah menyebabkan produksi banyak sistem sputtering in-line untuk berbagai aplikasi produksi di dalam dan di luar industri mata. Hari ini, seperti dengan penguapan, kombinasi substrat plastik + lak keras + sputter coating AR dapat disetel untuk mencapai produk lensa berkualitas tinggi berkaitan dengan sifat optik, mekanik dan daya tahan.


KESIMPULAN

Gambaran yang sangat singkat tentang teknologi PVD yang paling umum telah disediakan. Penguapan termal adalah teknologi yang lebih matang: sudah ada sejak tahun 1930-an, operator yang terampil dan terlatih tersedia di seluruh dunia dan memungkinkan pelapisan hampir semua bahan yang dibutuhkan untuk aplikasi pelapisan "standar" (contoh: untuk melapisi lensa mata). Sputtering adalah teknologi yang lebih muda: sudah ada sejak awal tahun 1970-an dan terutama digunakan untuk aplikasi kelas atas (seperti optik ruang). Namun, hari ini manfaatnya juga digunakan untuk pelapisan oftalmik "standar". Evaporasi termal membutuhkan vakum tinggi saat sputtering bekerja pada tekanan yang lebih tinggi, membuatnya menjadi teknologi otomatis yang mudah untuk digunakan dalam sistem pelapisan in-line. Tingkat pelapisan sputtering sangat merdu dan - tergantung pada teknologi pembangkitan plasma - mencapai nilai yang sangat tinggi dan stabil dengan DC (= Direct Current) atau teknologi DC pulsed. Kedua teknologi pelapisan dapat disetel untuk mendapatkan sifat fisik yang berbeda dari film yang dilapisi. Keputusan tentang teknologi yang digunakan harus didasarkan pada hasil produksi yang diperlukan, biaya, jumlah substrat yang akan dilapisi, jenis substrat dan karakteristik akhir lapisan.



Sepasang: Tidak

Berikutnya: UANG MUKA DI COATING MENGAGUMKAN