Atskleidžiamas vakuuminės dangos principas: techninis pagrindas, proceso srautas ir pramonės taikymas

Tai yra medžiagų nusodinimo ant substrato paviršiaus procesas, naudojant fizinius ar cheminius metodus žemo slėgio aplinkoje, kad būtų suformuota plona plėvele. Per šią technologiją galima pasiekti didelio grynumo ir didelio tikslumo plonos plėvelės nusėdimą, suteikiant jai specifines optines, elektros, mechanines ir kitas savybes. Todėl vakuuminė danga turi svarbią taikymo vertę šiuolaikinėje pramonėje. Pvz., Puslaidininkių gamyboje vakuuminė danga naudojama įvairiems vaflių funkciniams sluoksniams gaminti; Optikos srityje anti -atspindys ir anti -atspindžio poveikis gali būti pasiektas dengimo metu; Mechaninėje gamyboje,vakuuminė dangagali pagerinti komponentų atsparumą dilimui ir korozijai.

Pagrindinė vakuuminės dangos teorija

A. Vakuuminės technologijos pagrindai

1. Vakuumo apibrėžimas ir matavimas

Vakuumas nurodo dujų aplinką, mažesnę nei vienas atmosferos slėgis (760 milimetrų gyvsidabrio, 101325 PA). Remiantis skirtingais vakuumo laipsniais, vakuumą galima padalyti į žemą vakuumą, vidutinį vakuumą, didelį vakuumą ir ypač aukštą vakuumą. Vakuuminio laipsnio matavimas paprastai atliekamas naudojant slėgio matuoklius, tokius kaip „MacLehose“ slėgio matuokliai, Pirani matuokliai ir šaltų katodo matuokliai.

2. Vakuuminio įsigijimo metodas

Mechaninis siurblys: Mechaniniai siurbliai išleidžia dujas per mechaninį judėjimą, paprastai įskaitant sukamuosius mentės siurblius ir diafragmos siurblius. Šie siurbliai yra tinkami gauti mažą ir vidutinį vakuumą.

Molekulinis siurblys: molekuliniame siurblyje naudojamas greitas besisukantis rotorius, kad mechaniškai išstumtų dujas, tinkančias gauti aukštą ir ypač didelį vakuumą.

TurboPump: Turbomolekulinė siurblys sujungia mechaninio siurblio ir molekulinio siurblio pranašumus, pasiekdamas efektyvų siurbimą per daugiapakopius besisukančius ašmenis ir yra plačiai naudojamas didelio vakuumo sistemose.

B. Plona plėvelių fizika

Plonų plėvelių klasifikacija ir pagrindinės savybės

Remiantis paruošimo metodu ir tikslu, plonas plėveles galima suskirstyti į metalines plėveles, keramines plėveles, polimerų plėveles ir kt.

Pagrindinis plonos plėvelės augimo procesas ir mechanizmas

Plonų plėvelių augimo procesas paprastai apima tokius etapus kaip branduolys, salų augimas, gretimas ir sluoksniuotas augimas. Branduolys yra pradinis etapas, kuriame atomai ar molekulės susirenka ant substrato paviršiaus, kad susidarytų mažos salos; Laikui bėgant, šios mažos salos pamažu jungiasi prie lakštų, galiausiai sudarydamos nuolatinę ploną plėvelę. Augimo mechanizmui įtakos turi veiksniai, tokie kaip medžiagų savybės, substrato paviršiaus būsena, nusėdimo temperatūra ir nusėdimo greitis.

C. Medžiagų mokslo pagrindai

Bendrosios dangos medžiagos ir jų savybės

Įprastos dangos medžiagos yra metalai (tokie kaip aliuminis, auksas, platina), puslaidininkiai (pvz., Silicis ir germanis), keramika (pvz., Aliuminio oksidas ir silicio nitridas) ir organinės medžiagos (tokios kaip polimerai). Skirtingos medžiagos pasižymi skirtingomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, o renkantis dangos medžiagas, reikia atsižvelgti į jų veikimo reikalavimus konkrečiose programose.

Medžiagos atrankos principai ir standartai

Medžiagos pasirinkimo principai apima cheminį stabilumą, mechanines savybes, optines savybes ir elektrines savybes. Standartai paprastai apima medžiagų grynumą, dalelių dydį, priemaišų kiekį ir kt., Kad būtų užtikrintos plonų plėvelių kokybė ir funkcinės savybės.

Pagrindiniai vakuuminės dangos metodai ir principai

A. Fizinis garų nusėdimas (PVD)

Apžvalga ir klasifikacija

Fizinis garų nusėdimas (PVD) yra technika, kuri naudoja fizinius procesus medžiagoms nusodinti ant substrato paviršiaus. Pagrindinės kategorijos yra garinimo danga, dulkinimo danga ir jonų dengimas.

Konkretūs proceso principai ir žingsniai

Garinimo danga: Medžiaga išgaruoja aukštoje temperatūroje ir per vakuuminę sistemą sukelia ploną plėvelę ant substrato. Įprasti šilumos šaltiniai apima atsparumo šildymą ir elektronų pluošto šildymą.

Dulkinimo danga: Bombarduodami inertiniais dujų jonais, tikslinės medžiagos atomai yra dulkinami ant substrato, kad susidarytų plona plėvele. Įprasti metodai yra nuolatinės srovės dulkinimas ir RF dulkinimas.

Jonų danga: Jonų šaltinio veikimo metu jonizuotos medžiagos pagreitėja, kad būtų galima nusodinti ant substrato, dažniausiai naudojamas ruošti didelio kietumo dangą.

Privalumai, trūkumai ir taikymo sritis

PVD technologijos pranašumai yra plonas plėvelės tankis, stiprus sukibimas ir žemos proceso temperatūra

, Tačiau įranga yra sudėtinga, o išlaidos yra didelės. Tinka metalo, lydinio ir keraminių plonų plėvelių paruošimui, plačiai naudojamas elektronikos, optikos ir dekoravimo srityse.

B. Cheminis garų nusėdimas (CVD)

Pagrindinė CVD koncepcija

Cheminis garų nusėdimas (CVD) yra technika, kai cheminės reakcijos per substrato paviršių nusodina ant substrato paviršiaus. Reakcijos dujos suskaido arba patiria chemines reakcijas aukštoje temperatūroje, sukuriant kietas nuosėdas.

Įvairūs CVD metodai

Žemo slėgio CVD (LPCVD): reaguoja žemo slėgio aplinkoje, turint aukštą plėvelės kokybę ir gerą vienodumą, tinkamą puslaidininkių pramonei.

Plazmos sustiprintas CVD (PECVD): naudojant plazmą, norint pagreitinti chemines reakcijas ir sumažinti reakcijos temperatūrą, tinkančią temperatūrai jautrioms medžiagoms.

Metalo organinių cheminių garų nusėdimas (MOCVD): Metalo organinių junginių, kaip pirmtakų, naudojimo, jis tinka paruošti sudėtingas sudėtines plonas plonas plėveles, tokias kaip III-V puslaidininkių medžiagos.

Proceso charakteristikos ir taikymo pavyzdžiai

CVD proceso savybės yra tanki plėvelė, didelis grynumas ir geras vienodumas, tačiau aukšta temperatūra ir sudėtinga įranga. Plačiai naudojamas puslaidininkių prietaisuose, saulės elementuose, optinėse dangos ir kituose laukuose.

C. Atominio sluoksnio nusėdimas (ALD)

Unikalus ALD mechanizmas ir žingsniai

Atominio sluoksnio nusėdimas (ALD) yra technika, kuri tiksliai kontroliuoja plonų plėvelių storį pakaitomis tiekiant pirmtako dujas ir reakcijos dujas ir nusodindamas atominio sluoksnio sluoksnį ant substrato paviršiaus. Jo unikalus savęs ribojantis reakcijos mechanizmas leidžia tiksliai valdyti plėvelės storio nanoskalę.

Palyginimas su PVD ir CVD

Palyginti su PVD ir CVD, ALD pranašumai yra tiksliai kontroliuojami plėvelės storio, aukšto vienodumo ir stipraus gebėjimo padengti sudėtingas struktūras. Tačiau nusodinimo greitis yra lėtesnis, todėl jis tinka pritaikymams, kuriems reikalingas ypač aukštas tikslumas ir vienodumas.

paraiškos perspektyva

„ALD Technology“ turi plačias taikymo perspektyvas tokiose srityse kaip mikroelektronika, nanotechnologijos ir biomedicinos, tokios kaip aukštų k dielektrinių plėvelių, nanovielių ir biodjovų paruošimas.

Vakuuminė dengimo įranga ir proceso srautas

A. Tipinė vakuuminės dangos įranga

Pagrindinė dangos mašinos struktūra

Įprasta dangos įranga apima vakuuminių kameras, ištraukimo sistemas, šildymo sistemas, valdymo sistemas ir dangos šaltinius. Vakuuminės kamera suteikia žemo slėgio aplinką, siurbimo sistema naudojama norint gauti ir palaikyti vakuumą, dangos šaltinis teikia medžiagas, o valdymo sistemos monitoriai ir koreguoja proceso parametrus.

Įprasti įrenginių tipai

Garinimo dangos aparatas: Medžiaga išgarinama ir deponuojama ant substrato per atsparumo kaitinimą arba elektronų pluošto kaitinimą.

Dulkinimo dangos aparatas: tikslinės medžiagos atomai ant substrato purškiami per magnetrono purškimą arba radijo dažnio dulkinimą.

Jonų dengimo įranga: jonų šaltinio panaudojimas, kad būtų galima generuoti didelės energijos jonų pluoštus, kad būtų galima dėti plonas plėveles, dažniausiai naudojamas ruošiant kietas dangas.

B. proceso srautas

Išankstinis apdorojimo procesas

Prieš dengdami, substrato paviršių reikia išvalyti ir iš anksto apdoroti, kad būtų pašalinti paviršiaus teršalai ir oksido sluoksniai, užtikrinant plėvelės sukibimą ir vienodumą. Įprasti metodai yra ultragarsinis valymas, cheminis valymas ir plazmos valymas.

Dengimo procesas

Dengimo proceso raktas yra valdymo parametrų optimizavimas, įskaitant vakuumo laipsnį, temperatūrą, dujų srautą ir nusėdimo greitį. Šie parametrai tiesiogiai veikia filmo kokybę ir našumą.

Po apdorojimo proceso

Filmui po dangos dažnai reikia po gydymo, pavyzdžiui, atkaitinimo ir pasyvavimo, siekiant pagerinti fizines ir chemines plėvelės savybes ir stabilumą.

C. proceso valdymas ir optimizavimas

Parametrų, tokių kaip vakuumo laipsnis, temperatūra, atmosfera ir kt

Tiksliai kontroliuojant vakuuminį laipsnį, nusėdimo temperatūrą ir dujų sudėtį, galima optimizuoti plonų plėvelių augimo procesą, o plėvelės ir plėvelės gali būti pagerintas.

Dangos storio ir vienodumo kontrolė

Naudojant internetines stebėjimo technologijas, tokias kaip kvarco krištolo mikrobalanso ir optinio stebėjimo sistema, galima pasiekti dangos storio ir vienodumo kontrolę realiojo laiko stebėjimu ir valdymu, kad būtų užtikrinta plėvelės kokybė.

Kokybės testavimo ir vertinimo metodai

Filmo kokybės aptikimas apima fizinių, cheminių ir mechaninių savybių, tokių kaip plėvelės storis, paviršiaus morfologija, sudėties analizė, adhezija, kietumas ir kt., Įprastų metodų įvertinimas Apima elektroninės mikroskopijos skenavimo (SEM), atominės jėgos mikroskopijos (AFM), rentgeno difrakcijos (XRD) ir spektroskopinės analizės skenavimo ir spektroskopinę analizę.

Taikymo vakuuminės dangos pavyzdžiai

A. elektronikos ir puslaidininkių pramonė

Integruota grandinės gamyba

Vakuuminės dengimo technologija naudojama integruotoje grandinės gamyboje, norint nusodinti metalo sujungimo sluoksnius, izoliacinius sluoksnius ir apsauginius sluoksnius. Didelio tikslumo dengimo procesas užtikrina grandinės našumą ir patikimumą.

Ekranų ir jutiklių padengimo technologija

Ekrano gamyboje vakuuminė danga naudojama skaidrioms laidžiosioms ir optinėms plėvelėms dėti; Gaminant jutiklius, dengimo technologija naudojama jautriems komponentams ir apsauginiams sluoksniams paruošti, pagerinant jutiklių jautrumą ir ilgaamžiškumą.

B. optika ir optoelektronika

Optinių plonų plėvelių tipai ir pritaikymai

Optiniuose plonuose filmuose yra anti -atspindinčių filmų, anti -atspindinčių filmų, filtrų filmų ir atspindinčių filmų. Tiksliai kontroliuojant plėvelių storią ir optines savybes, galima pasiekti specifinį optinį efektą, pavyzdžiui, mažinti atspindį, padidinti pralaidumą ir selektyvų filtravimą.

Dangos taikymas lazeriuose ir optiniuose prietaisuose

Lazeriuose ir optiniuose prietaisuose vakuuminės dangos technologija naudojama gaminant aukštos kokybės veidrodžius, langus ir lęšius, optinių sistemų efektyvumą ir stabilumą pagerinti.

C. mechaniniai ir apsauginiai pritaikymai

Kieta danga ir atsparus dėvėjimams danga

Kietos dangos ir atsparumo dilimams dangos yra paruoštos per vakuuminę dengimo technologiją ir plačiai naudojamos įrankiuose, formose ir mechaninėse dalyse, siekiant pagerinti jų atsparumą susidėvėjimui ir tarnavimo laiką.

Antikorozinės dangos taikymas

Anti korozijos dangos deda į koroziją atsparias medžiagas, tokias kaip chromas ir titanas, ant metalo paviršiaus, naudojant vakuuminio dangos technologiją, kad padidintų jo atsparumą korozijai ir prailgintų įrangos tarnavimo laiką.

D. paraiškos kylančiose srityse

Vakuuminė danga nanotechnologijose

Nanotechnologijų srityje vakuuminė danga naudojama nanoskalės struktūroms ir plonoms plėvelėms, tokioms kaip nanodalelės, nanodalelės ir kvantiniai taškai, paruošti tokiose srityse kaip elektronika, optoelektronika ir katalizė.

Biomedicinos programos

Vakuuminės dengimo technologija naudojama biomedicininėse programose gaminant funkcines dangas biologiškai suderinamose plėvelėse, jutikliuose ir medicinos prietaisų paviršiuose, gerinant jų našumą ir saugumą.