Produktkategori
Kontakt os

Haohai Metal Meterials Co, Ltd

Haohai Titanium Co., Ltd.


Adresse:

Plant No.19, TusPark, Century Avenue,

Xianyang City, Shaanxi Pro., 712000, Kina


Tlf:

+86 29 3358 2330

+86 29 3358 2349


Fax:

+86 29 3315 9049


E-mail:

info@pvdtarget.com

sales@pvdtarget.com



Service hotline
029 3358 2330

Teknologi

Hjem > TeknologiIndhold

Fordampning og forstøvning


Sammenligning mellem fordampning og sputtering


Fordampning ved hjælp af elektronstråle

Ved termisk fordampning gennemgår størstedelen af aflejringsmaterialet overgangen fra fast til damptilstand ved hjælp af termisk opvarmning eller elektronbombardement. Det fordampede materiale bæres derefter til substratet, hvor væksten af den tynde film forekommer. De kritiske parametre for en sådan belægningsteknologi er hovedsagelig gennemsnitshastigheden af de fordampede partikler og deres vinkelfordeling. Basistrykket skal opbevares i højvakuumområdet for at minimere antallet af slaghændelser mellem fordamperpartiklerne og de resterende gasser i kammeret. Højvakuum gør det muligt for partiklerne at have en tilstrækkelig "gennemsnitlig fri vej" for at den tynde film vokser på substratniveauet. Coating ved inddampning udføres sædvanligvis i et kammer som det, der er afbildet i figur 1 nedenfor. Kammeret i rustfrit stål evakueres ved hjælp af en primær og en sekundær pumpe (såsom en turbopumpe som i eksemplet eller en diffusionspumpe). Kilden til fordamperen er et e-stråle pistol hoved; Belægningsvæksten styres af en kvartskrystalmikrobalance, der kan rapportere både tykkelse og fordampningshastighed. En ionpistol tilsættes for at forøge belægningsmaterialets densitet eller til at fremstille substraterne til aflejringen.

PVD evaporation chamber.jpg

Figur 1: PVD-fordampningskammer



Fordampningens fordeling: ensartethedsmaske

For et fladt substrat er fordeling af det fordampede materiale stærkt afhængig af afstanden mellem kilden og substratet, der skal overtrækkes, såvel som på vinklen mellem substratet og fordampningskilden. Afhængigheden er defineret af den såkaldte cosinuslov, på grund af hvilken afstandsafhængigheden er omvendt proportional med kvadratet af afstanden, og vinkelafhængigheden er proportional med vinkelens cosinus. Mens den første kan korrigeres mest ved at bruge en kugleformet kalotte, der holder substraterne, kræver den anden faktor en ensartethedsmaske for at opnå ensartet fordeling af det fordampede materiale på alle substrater.


Coating materialer med termisk eller e-beam fordampning

Belægning ved hjælp af materialefordampning var et stort skridt i belægningsteknologi, da den blev introduceret i 1930'erne. I dag gør denne teknologi det muligt at bruge mange forskellige belægningsmaterialer, som illustreret i nedenstående tabel:

Deposition
Materialer Typisk fordampningsmiddel urenhed Deponeringsfrekvens Temperaturområde Koste
Termisk Metaller eller materialer med lavt smeltepunkt

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

CdS, Pbs, CdSe, NaCl, KCI, AgCl, MgF2, CaF2, PbCl2

Høj 1 - 20 A / s - 1800 ℃ Lav
E-Beam Både metal og dielektrikum

Alt ovenfor plus:

Ni, Pt, Ir, Rh, Ti, V, Zr, W, Ta, Mo, Al203, SiO, Si02, Sn02, Ti02, Zr02

Lav 10 - 100 A / s - 3000 ℃ Høj


Sputter coating teknologi

Sputtercoating, også kendt som "katodisk sputtering", bruger den erosive virkning af accelererede ioner på overfladen af et målmateriale. Disse ioner har nok energi til at fjerne (= sputter) partikler på målfladen. I sin enkleste form dannes der under elektrisk vakuum et elektrisk felt mellem en anode og en katodeplade (mål), som skal sputteres. Ved hjælp af elektrisk spænding ioniseres en arbejdsgas, generelt Argon (Ar), hvilket frembringer en glødudladning. Da målet holdes ved negativ spænding, accelererer de positive Ar + ioner mod målet og "sputter" atomerne på overfladen. I modsætning til termisk fordampning fordampes målets partikler ikke ved varme, men ved hjælp af direkte "momentumoverførsel" (uelastisk kollision) mellem ionerne og atomerne af materialet, der skal deponeres. For at opnå forstøvning er der behov for en vis tærskelergi for at fjerne atomer fra målfladen og bringe dem i vakuum. Dette er angivet ved forstøvningseffektiviteten S, hvilket er forholdet mellem det sputterede materiale pr. Ar + ion. Sputtering processer har meget højere energi end fordampningsprocesser, hvilket betyder, at det sputterede materiale normalt er i form af ioner med evnen til at generere meget tætte belægninger.


Magnetron forstøvning

Den mest almindelige sputteringsteknologi er magnetronsputtering, hvor magneter placeres i området for målet for at holde tætheden af forstøvningsionerne meget høje, hvilket øger forstøvningseffektiviteten. På den måde er det muligt at have en højere og mere stabil sputtering og dermed en hurtigere aflejring. Magnetronforstøvningsbelægningsprocessen kræver ikke mikrobalancekontrol; online tykkelse kontrol kan kun udføres ved sputteringstid: en gang startet belægningsaflejringshastigheden (dvs. tykkelse belagt pr. sekund normalt angivet som nm / s) afhænger af magnetfeltet, det elektriske accelerationsfelt og gastrykket. Hvis disse parametre er konstante, er depositionshastigheden også stabil og vil være reproducerbar under de samme betingelser for de ovennævnte parametre.


Den følgende figur 2 viser et cirkulært siliciummål under bombardement af Ar + -ioner. Det er muligt at se den højeste tæthed af ionerne (hvidt lys), som svarer til det permanente magnetfelt. Sputterede atomer vil dog komme fra hele magnetronoverfladen.

th.jpeg

Figur 2: Plasma fra et cirkulært siliciummål under argonionbombardement



Reaktiv forstøvning

Ved reaktiv magnetron-sputtering tilsættes en reaktiv gas (eller en gasblanding) til den inerte gas (for eksempel Argon) og reagerer med atomerne, der eroderet fra målet under lagdannelsen på substratet. Den korrekte mængde reaktiv gas bestemmes af de krævede optiske egenskaber af det coatede materiale. Filmen kan være støkiometrisk, støkiometrisk eller oxideret afhængigt af mængden af reaktive gasser indsat i coatingkammeret, hvilket fører til fuldstændigt forskellige fysiske og optiske egenskaber af det coatede materiale1. Med denne teknologi er det for eksempel muligt at belægge høje brydningsindeks og materialer med lavt brydningsindeksmateriale ved kun at anvende et mål.


Silicon er et af de mest interessante belægningsmaterialer. Ved at blande silicium med kvælstof er det muligt at opnå det høje brydningsindeksmateriale Si3N4 (n2 2,05 @ 520nm i sin bulkform); ved at blande det med oxygen er det muligt at opnå det lave brydningsindeksmateriale Si02 (n0 1,46 @ 520 nm i sin bulkform). I figur 3 er en skematisk afbildning af den reaktive sputteringsteknologi afbildet. Kvælstof og oxygen anvendes som reaktive gasser; Argon bruges til at skabe plasma og sputter Silicon-målet.

Reactive sputtering chamber.jpg

Figur 3: Reaktivt sputteringskammer



Sammenligning mellem fordampnings- og sputterbelægningsteknologier

Sputtering er ikke en fordampningsmetode. Den høje energi, der er involveret i processen, vil ikke skabe fordampede atomer som ved termisk fordampning. Det skaber snarere et plasma af ladede sputterede partikler med meget højere energi. Ved sammenligning af energien af partiklerne opnået ved forstøvning og ved fordampning er sidstnævnte meget mindre energiske og kan derfor ikke organisere sig selv for at have høj densitet, når der dyrkes en tynd film på substratet.


Som illustreret i figur 1 har e-strålefordampning hjælp fra en ionstråle under afsætning for at opnå højere densitet. Denne teknologi kaldes Ion Assisted Deposition (IAD). I ionstrålepistolen frembringes en plasma af en inert eller reaktiv gas; de ladede partikler fra pistolen ramt den voksende film og øger filmdensiteten. Højere densitet kan forbedre de mekaniske egenskaber af en belagt film eller forøge slidstyrken af en belægning. En anden begrænsning af fordampning er dens stærke afhængighed af fordampningsmængden af fordampningsmaterialet, hvilket gør det umuligt at fordampe stoffer med komplicerede støkiometri eller lige legeringsmaterialer. I modsætning hertil er Sputtering meget mindre følsom over for målets støkiometri. Imidlertid er det umuligt at belægge fluormaterialer (såsom MgF 2 ) med sputtering, da det sputterede plasma ødelægger strukturen af fluorfilmene.


Idet man ser på oftalmisk industri, er forstøvning nu en moden teknologi til produktion af AR eller spejlbelagte linser. Dens vigtigste fordele er proceshastighed, stabilitet i aflejringshastigheden, der gør det muligt at undgå kvartskrystalmonitoren og muligheden for at udføre fuldt automatiserede processer.


Evnen til at automatisere er baseret på følgende to fakta:

Da forstøvning anvender en forstøvning og / eller en reaktiv gas, behøver fortyndingsprocessen ikke det samme lave vakuumniveau som fordampning.

Fordeling er ikke relateret til fordampningskeglen som i fordampningsprocessen. Det er derfor muligt at indrette mere kompakte belægningskamre, der lettere kan integreres i en automatiseret produktionslinje (sammen med en linsegenerator, polermiddel og en spincoater til hård belægning).


Ovennævnte egenskaber har ført til produktion af mange in-line sputtering systemer til forskellige produktionsanvendelser i og uden for den oftalmologiske industri. I dag, som med fordampning, kan kombinationen af plastsubstrat + hård lak + sputter AR belægning indstilles for at opnå et højkvalitets objektivprodukt med hensyn til optiske, mekaniske og holdbarhedsegenskaber.


KONKLUSION

Der er givet et meget kort overblik over de mest almindelige PVD teknologier. Termisk fordampning er den mere modne teknologi: Den har eksisteret siden 1930'erne, dygtige og uddannede operatører er tilgængelige over hele verden, og det giver mulighed for at belægge næsten alle materialer, der er nødvendige til "standard" belægningsapplikationer (eksempel: til belægning af oftalmiske linser). Sputtering er en yngre teknologi: Den har eksisteret siden begyndelsen af 1970'erne og er primært blevet brugt til avancerede applikationer (som rumoptik). Men i dag er dens fordele også brugt til "standard" oftalmiske belægninger. Termisk fordampning kræver højvakuum, mens forstøvning virker ved højere tryk, hvilket gør det til en let automatiseret teknologi, der skal implementeres i in-line coating systemer. Forstøvningsbelægningsgraden er meget indstillelig og afhænger af plasmagenereringsteknologien, når de meget høje og stabile værdier med DC (= Direkte strøm) eller pulserende DC-teknologi. Begge belægningsteknologier kan indstilles for at opnå forskellige fysiske egenskaber af de coatede film. Beslutningen om hvilken teknologi, der skal anvendes, skal baseres på det krævede produktionsudbytte, omkostninger, antal underlag, der skal belægges, substrattype og coatingens endelige egenskaber.



Et par af: Nej

Næste: ADVANCES IN SPUTTERING COATING