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sanyu electron溅射镀膜设备的原理分析

  • 发布日期:2024-01-31 浏览次数:3
    • sanyu electron溅射镀膜设备的原理分析


      溅射原理

      它是一种将薄膜附着到物质上的方法,与电镀不同,它是在真空中进行的,不使用化学品。(在半导体制造中,湿法工艺称为干法工艺。)

      1. 将待涂覆的样品和薄膜的原材料(目标)放在附近。

      2. 整体处于真空状态,样品与靶材之间施加电压。

      3. 电子和离子高速运动,离子与目标碰撞。高速运动的电子和离子与气体分子碰撞,撞击分子的电子并变成离子。

      4. 与目标碰撞的离子会排斥目标粒子。(溅射现象)

      5. 被排斥的原料颗粒碰撞并粘附在样品上,形成薄膜。

      溅射的历史

      尽管这种现象早已为人所知,但直到最近才投入实际应用。详细内容请参见“链接"部分的参考资料。

      1. 1852年,英国科学家格罗夫发现了飞溅现象。此时,减少成为放电管污染原因的飞溅就变得非常重要。格罗夫因第一个进行燃料电池实验而闻名。

      2. 第二次世界大战期间,光学元件增透膜的需求增加,真空设备也得到改进。

      3. 20世纪60年代以后,溅射薄膜沉积技术主要在美国开始使用。(第一台商用电子显微镜于 1965 年问世。)

      4. 在成膜技术之前,溅射现象被用作离子泵。(通过溅射将气体分子带入电极以获得更高的真空。)

      飞溅的起源

      这是一个拟声词,但为什么用这个词来形容真空中发生的现象呢?

      1. 据说“溅射"是描述这种现象的第一个词。它的意思是发出“吐"或“咳嗽"等声音,并传播某物或发出该声音。有些词典也说“发出咕噜声",很多地方用它作为飞溅的意思。

      2. 目前英语中使用的 [ sputter ] 是 splutter 的同义词。

      3. 溅射 [sputtering] 是 [sputter] 的现在进行时。它用作名词,如“溅射",但 [ sputter ] 也用作名词。

      4. 图像是目标散布着小爆发。

      成膜方法的分类

      溅射和真空蒸镀是利用物理现象的成膜方法,但也有利用化学反应的CVD。

      1. CVD [Chemical Vapor Deposition] 化学气相沉积法。这是一种将样品置于气态原料气氛中,通过化学反应在样品表面形成薄膜的方法。碳化硅膜是的,但也使用金属和有机聚合物。特点是可以形成高纯度的薄膜。

      2. 另一方面,真空蒸镀和溅射被称为PVD(物理气相沉积)。当原料颗粒通过蒸发或溅射附着在样品上时形成薄膜,不涉及化学反应。

      溅射镀膜的特点

      该成膜方法具有以下特征。

      1. 作为薄膜原料的颗粒具有很大的能量,对样品有很强的附着力。创造出强大的电影

      2. 可以在不改变合金和化合物等原材料的组成比的情况下形成膜。

      3. 即使是气相沉积难以实现的高熔点材料也可以成膜。

      4. 只需改变时间即可高精度控制膜厚。

      5. 通过引入反应气体,还可以形成氧化物和氮化物膜。6:能够在大面积上均匀地形成膜。

      6. 可以通过将样品放置在目标位置来进行蚀刻。

      7. 成膜速度一般较慢(因方法而异)

      各种溅射方法

      介绍的原理是DC溅射,但已经设计出各种方法来弥补其缺点。以下溅射方法是典型的。

      1. 直流溅射 – 在两个电极之间施加直流电压的方法

      2. 射频溅射 – 施加交流电的方法(高频)

      3. 磁控溅射 – 一种通过在靶侧使用磁铁产生磁场来从样品中分离等离子体的方法。

      4. 离子束溅射——一种在远离目标或样品的位置产生离子并加速并施加到目标的方法。

      其他方法包括面向目标、ECR(电子回旋加速器)和半导体制造中使用的准直以及长距离方法。此外,通过改变靶的形状和磁体的布置,磁控管方法已经开发出各种方法。

      直流溅射

      这是第一个设计的溅射方法。尽管DC溅射具有结构简单等许多优点,但它具有以下问题。

      1. 需要产生辉光放电,而且器件内部真空度比较低,因此存在残余气体的影响。具体地,膜与气体反应,或者气体被捕获在膜内。

      2. 气体在等离子体状态下分离成离子和电子,样品也暴露在高温等离子体中。由于温度上升等原因可能会造成损坏。

      3. 如果原材料(靶材)是绝缘体,离子就会积聚在表面,放电就会停止。

      射频溅射

      一种向绝缘目标施加交流电(高频)的方法。

      1. 将目标和样品靠近放置。

      2. 将高频电压施加到真空室和靶材上。

      3. 由于它是交流电,因此粒子加速的方向根据电压而变化。

      4. 电子比离子更轻、更容易移动,因此到达导电室的电子会流入电路。

      5. 靶侧的电子无处逃逸,变得更加密集。

      6. 结果,靶材侧产生负偏压,离子被吸引到靶材上并可以溅射。

      磁控溅射

      这是一种减少直流溅射中等离子体影响的方法。由于等离子体被限制在目标附近,因此溅射速度也更快。

      1. 将背面带有磁铁的目标放置在靠近样品的位置。

      2. 通过施加电压来进行溅射。

      3. 磁场使电子沿着磁场线螺旋移动。

      4. 等离子体在电子周围产生,可以集中溅射。

      特征

      即使在高频下也可使用 / 样品附近不会产生等离子体,不会造成损坏 / 飞溅量大

      坏处

      目标数量减少的方式存在不均匀性。

      离子束溅射

      在列出的四种方法中,这是不使用放电的方法。

      从离子枪(对离子发生器产生的离子进行加速并释放的装置)释放的离子照射到目标上并飞溅。DC溅射受到等离子体中的离子和电子等各种粒子的影响,但它是一种仅使用您想要用于溅射的离子的方法。向离子枪供应惰性气体以连续产生离子。(将原材料本身电离并直接用样品轰击它称为离子镀。)

      特征

      无需通过放电产生等离子体,因此即使在高真空(无杂质混入)下也可以/离子源独立,易于设定条件/不依赖于靶材的导电率

      坏处

      设备复杂、昂贵/成膜速度不快

      溅射设备配置

      根据方法的不同,它们也有所不同,但除了离子束溅射之外,它们几乎是相同的。

      1. 真空室(气体入口、样品出口[快速镀膜机采用前门,方便操作])

      2. 排气装置(旋转泵:放电时不需要高真空)

      3. 样品台(在三宇电子,经常取出和放入的样品台位于底部。)

      4. 目标安装支架

      5. 电源(高频、高压电源等)

      6. 控制装置

      快速涂布机SC系列结合了上述要素,只需连接主体和泵即可使用。

      溅射的使用方法

      随着射频溅射等技术的发展,现在不仅可以形成金属,还可以形成各种材料的薄膜,并且现在得到了广泛的应用。

      • 磁盘(垂直磁记录介质的产生)

      • CD/DVD(记录面金属膜)

      • 半导体(电路生成、存储器[铁电薄膜]、各种传感器)

      • 磁头(用于高密度记录硬盘;最新磁头采用多层薄膜)

      • 喷墨打印机头

      • 液晶显示装置(透明电极的生成)

      • 有机EL显示装置(透明电极的产生)

      • 高亮度LED

      • 电子显微镜样品的制备(导电膜抗静电)

      • 光触媒薄膜

      • 分析(识别表面上溅射而不是成膜的材料。)

      • 纳米机器(形状记忆合金薄膜)

      • 在塑料、玻璃等上生成电磁屏蔽膜。

      用于生产导电薄膜的紧凑型溅射设备
      台式快速镀膜机 SC 系列

      您可以使用这款紧凑且易于使用的设备轻松创建各种金属的薄膜。
      SEM/TEM等的前处理请点击
      此处。

      SC-701MkⅡ高级

      一种高规格紧凑型镀膜机,可处理 Ni、Cr、W、Ti 和 Al 等多种金属。

      SC-701MkⅡ

      该系列中最小的贵金属溅射镀膜机,可让您轻松创建薄电极膜。

      SC-701AT

      只需设置样品并等待即可。全自动溅射,膜厚可调。

      SC-701MC

      采用对样品温和的磁控管阴极。全自动机型,可控制膜厚。

      SC-701HMCⅡ

      磁控管型适合生产W/Ti/Cr等薄膜。微电脑控制/自动快门标准配备。

      SC-708系列

      非常适合大型基板上的薄膜生产和 PDMS 表面处理


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