sanyu濺射設(shè)備原理分析

發(fā)布日期：2024-03-31      瀏覽次數(shù)：1363

sanyu濺射設(shè)備原理分析

它是一種將薄膜附著到物質(zhì)上的方法，與電鍍不同，它是在真空中進行的，不使用化學品。（在半導體制造中，濕法工藝稱為干法工藝。）

1. 將待涂覆的樣品和薄膜的原材料（目標）放在附近。

2. 整體處于真空狀態(tài)，樣品與靶材之間施加電壓。

3. 電子和離子高速運動，離子與目標碰撞。高速運動的電子和離子與氣體分子碰撞，撞擊分子的電子并變成離子。

4. 與目標碰撞的離子會排斥目標粒子。(濺射現(xiàn)象)

5. 被排斥的原料顆粒碰撞并粘附在樣品上，形成薄膜。



濺射的歷史

盡管這種現(xiàn)象早已為人所知，但直到最近才投入實際應(yīng)用。詳細內(nèi)容請參見“鏈接"部分的參考資料。

1. 1852年，英國科學家格羅夫發(fā)現(xiàn)了飛濺現(xiàn)象。此時，減少成為放電管污染原因的飛濺就變得非常重要。格羅夫因第一個進行燃料電池實驗而聞名。

2. 第二次世界大戰(zhàn)期間，光學元件增透膜的需求增加，真空設(shè)備也得到改進。

3. 20世紀60年代以后，濺射薄膜沉積技術(shù)主要在美國開始使用。（第一臺商用電子顯微鏡于 1965 年問世。）

4. 在成膜技術(shù)之前，濺射現(xiàn)象被用作離子泵。（通過濺射將氣體分子帶入電極以獲得更高的真空。）



飛濺的起源

這是一個擬聲詞，但為什么用這個詞來形容真空中發(fā)生的現(xiàn)象呢？

1. 據(jù)說“濺射"是描述這種現(xiàn)象的第一個詞。它的意思是發(fā)出“吐"或“咳嗽"等聲音，并傳播某物或發(fā)出該聲音。有些詞典也說“發(fā)出咕嚕聲"，很多地方用它作為飛濺的意思。

2. 目前英語中使用的 [ sputter ] 是 splutter 的同義詞。

3. 濺射[濺射]是[濺射]目前的漸進形式。雖然它用作名詞“濺射"，但 [ sputter ] 也用作名詞。

4. 圖像是目標散布著小爆發(fā)。



成膜方法的分類

濺射和真空蒸鍍是利用物理現(xiàn)象的成膜方法，但也有利用化學反應(yīng)的CVD。

1. CVD [Chemical Vapor Deposition] 化學氣相沉積法。這是一種將樣品置于氣態(tài)原料氣氛中，通過化學反應(yīng)在樣品表面形成薄膜的方法。碳化硅膜是周知的，但也使用金屬和有機聚合物。特點是可以形成高純度的薄膜。

2. 另一方面，真空蒸鍍和濺射被稱為PVD（物理氣相沉積）。當原料顆粒通過蒸發(fā)或濺射附著在樣品上時形成薄膜，不涉及化學反應(yīng)。



濺射鍍膜的特點

該成膜方法具有以下特征。

1. 作為膜原料的顆粒具有很大的能量，對樣品有很強的附著力。創(chuàng)造出強大的電影

2. 可以在不改變合金和化合物等原材料的組成比的情況下形成膜。

3. 即使是氣相沉積難以實現(xiàn)的高熔點材料也可以成膜。

4. 只需改變時間即可高精度控制膜厚。

5. 通過引入反應(yīng)氣體，還可以形成氧化物和氮化物膜。6：能夠在大面積上均勻地形成膜。

6. 可以通過將樣品放置在目標位置來進行蝕刻。

7. 成膜速度一般較慢（因方法而異）



各種濺射方法

介紹的原理是DC濺射，但已經(jīng)設(shè)計出各種方法來彌補其缺點。以下濺射方法是典型的。

1. 直流濺射 – 在兩個電極之間施加直流電壓的方法

2. 射頻濺射 – 施加交流電的方法（高頻）

3. 磁控濺射 – 一種通過在靶側(cè)使用磁鐵產(chǎn)生磁場來從樣品中分離等離子體的方法。

4. 離子束濺射——一種在遠離目標或樣品的位置產(chǎn)生離子并加速并施加到目標的方法。

其他方法包括面向目標、ECR（電子回旋加速器）和半導體制造中使用的準直以及長距離方法。此外，通過改變靶的形狀和磁體的布置，磁控管方法已經(jīng)開發(fā)出各種方法。



直流濺射

這是第一個設(shè)計的濺射方法。盡管DC濺射具有結(jié)構(gòu)簡單等許多優(yōu)點，但它具有以下問題。

1. 需要產(chǎn)生輝光放電，且器件內(nèi)部真空度比較低，因此存在殘余氣體的影響。具體地，膜與氣體反應(yīng)，或者氣體被捕獲在膜內(nèi)。

2. 氣體在等離子體狀態(tài)下分離成離子和電子，樣品也暴露在高溫等離子體中。由于溫度上升等原因可能會造成損壞。

3. 如果原材料（靶材）是絕緣體，離子就會積聚在表面，放電就會停止。



射頻濺射

一種向絕緣目標施加交流電（高頻）的方法。

1. 將目標和樣品靠近放置。

2. 將高頻電壓施加到真空室和靶材上。

3. 由于它是交流電，因此粒子加速的方向根據(jù)電壓而變化。

4. 由于電子比離子更輕且更容易移動，因此到達導電室的電子流入電路。

5. 靶側(cè)的電子無處逃逸，變得更加密集。

6. 結(jié)果，靶材側(cè)產(chǎn)生負偏壓，離子被吸引到靶材上并可以濺射。



磁控濺射

這是一種減少直流濺射中等離子體影響的方法。由于等離子體被限制在目標附近，因此濺射速度也更快。

1. 將背面帶有磁鐵的目標放置在靠近樣品的位置。

2. 通過施加電壓來進行濺射。

3. 磁場使電子沿著磁場線螺旋移動。

4. 等離子體在電子周圍產(chǎn)生，可以集中濺射。

特征

即使在高頻下也可使用 / 樣品附近不會產(chǎn)生等離子體，不會造成損壞 / 飛濺量大

壞處

目標數(shù)量減少的方式存在不均勻性。



離子束濺射

在列出的四種方法中，這是不使用放電的方法。

從離子槍（對離子發(fā)生器產(chǎn)生的離子進行加速并釋放的裝置）釋放的離子照射到目標上并飛濺。DC濺射受到等離子體中的離子和電子等各種粒子的影響，但它是一種僅使用您想要用于濺射的離子的方法。向離子槍供應(yīng)惰性氣體以連續(xù)產(chǎn)生離子。（將原材料本身電離并直接用樣品轟擊它稱為離子鍍。）

特征

無需通過放電產(chǎn)生等離子體，因此即使在高真空（無雜質(zhì)混入）下也可以/離子源獨立，易于設(shè)定條件/不依賴于靶材的導電率

壞處

設(shè)備復雜、昂貴/成膜速度不快



濺射設(shè)備配置

根據(jù)方法的不同，它們也有所不同，但除了離子束濺射之外，它們幾乎是相同的。

1. 真空室（氣體入口、樣品出口[快速鍍膜機采用前門，方便操作]）

2. 排氣裝置（旋轉(zhuǎn)泵：放電時不需要高真空）

3. 樣品臺（在三宇電子，經(jīng)常取出和放入的樣品臺位于底部。）

4. 目標安裝支架

5. 電源（高頻、高壓電源等）

6. 控制裝置

快速涂布機SC系列結(jié)合了上述要素，只需連接主體和泵即可使用。



濺射的使用方法

隨著射頻濺射等技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在不僅可以形成金屬，還可以形成各種材料的薄膜，并且現(xiàn)在得到了廣泛的應(yīng)用。

• 磁盤（垂直磁記錄介質(zhì)的產(chǎn)生）

• CD/DVD（記錄面金屬膜）

• 半導體（電路生成、存儲器[鐵電薄膜]、各種傳感器）

• 磁頭（用于高密度記錄硬盤；最新磁頭采用多層薄膜）

• 噴墨打印機頭

• 液晶顯示裝置（透明電極的生成）

• 有機EL顯示裝置（透明電極的產(chǎn)生）

• 高亮度LED

• 電子顯微鏡樣品的制備（導電膜抗靜電）

• 光催化薄膜

• 分析（識別表面上濺射而不是成膜的材料。）

• 納米機器（形狀記憶合金薄膜）

• 在塑料、玻璃等上生成電磁屏蔽膜。

RF/DC濺射設(shè)備

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