Kategorija proizvoda
Obratite nam se

Haohai Metal Meterials Co, Ltd

Haohai Titanium Co, Ltd


Adresa:

Plant No.19, TusPark, Avenue Avenue,

Xianyang City, Shaanxi Pro., 712000, Kina


tel:

+86 29 3358 2330

+86 29 3358 2349


Faks:

+86 29 3315 9049


E-mail:

info@pvdtarget.com

sales@pvdtarget.com



Dežurnoj servisnoj telefonskoj liniji
029 3358 2330

Tehnologija

Dom > TehnologijaSadržaj

Isparavanje i prskanje


Usporedba isparavanja i prskanja


Isparavanje pomoću elektronskih zraka

U toplinskom isparavanju većina materijala za taloženje prolazi kroz prijelaz iz čvrstog na stanje pare pomoću toplinskog zagrijavanja ili bombardiranja elektrona. Ispareni materijal zatim se prenosi u supstrat gdje dolazi do porasta tankog filma. Kritični parametri takve tehnologije premaza su uglavnom prosječna brzina isparenih čestica i njihova kutna raspodjela. Osnovni tlak mora se čuvati u rasponu visokog vakuuma kako bi se smanjio broj utjecaja između čestica isparavanja i preostalih plinova u komori. Visoki vakuum omogućava da čestice imaju dovoljno "srednji slobodni put" kako bi tanki film rastao na razini supstrata. Premazivanje pomoću isparavanja obično se provodi u komori kao onaj prikazan na slici 1 dolje. Komora od nehrđajućeg čelika se evakuira uz pomoć primarne i sekundarne pumpe (kao što je turbo pumpa kao u primjeru ili difuzijska pumpa). Izvor isparivača je glava e-zraka; rast premaza kontrolira se mikrobalansom kvarcnog kristala koji može izvijestiti o debljini i brzini isparavanja. Dodan je ionski pištolj kako bi se povećala gustoća materijala za oblaganje ili za pripremu supstrata za taloženje.

PVD evaporation chamber.jpg

Slika 1: PVD komora za isparavanje



Distribucija isparivača: maska za uniformnost

Za ravnu podlogu raspodjela isparenog materijala jako ovisi o udaljenosti između izvora i supstrata koji se treba premazati, kao i na kut između supstrata i izvora isparavanja. Ovisnost je definirana tzv. Kosinusnim zakonom zbog čega je ovisnost udaljenosti obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti, a ovisnost o kutu je proporcionalna kosinskom kutu. Dok se prvi može uglavnom korigirati pomoću sferičnog kalota koji drži podloge, drugi faktor zahtijeva masku za uniformnost kako bi se postigla jednolika raspodjela isparenog materijala na svim supstratima.


Materijali za premazivanje s isparavanjem toplinskim ili e-zrakom

Premaz materijalom isparavanja bio je veliki korak u tehnologiji premaza kada je uveden 1930-ih. Danas ova tehnologija omogućuje upotrebu raznih materijala za oblaganje, kao što je prikazano u donjoj tablici:

Taloženje
materijali Tipični isparivač Nečistoća Stopa taloženja Raspon temperature cijena
termalni Metalni ili niski taljevski materijali

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

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

visok 1 - 20 A / s - 1800 ° C nizak
E-Beam I metal i dielektrika

Sve gore, plus:

Ni, Pt, Ir, Rh, Ti, V, Zr, W, Ta, Mo, Al203, SiO, Si02, SnO2, Ti02, Zr02

nizak 10 - 100 A / s - 3000 ° C visok


Tehnologija premaza

Sputter premaz, također poznat kao "katodno prskanje", koristi erozivno djelovanje ubrzanih iona na površini ciljnog materijala. Ti ioni imaju dovoljno energije da uklone (= sputter) čestice na ciljnoj površini. U svom najjednostavnijem obliku, pod visokim vakuumom generira se električno polje između anode i katodne ploče (cilja) koje treba sputati. Pomoću električnog napona radni plin, općenito Argon (Ar), ionizira se stvarajući iscjedak. Budući da je cilj zadržan na negativnom naponu, pozitivni Ar + ioni ubrzavaju prema cilju i "sputter" atomi na svojoj površini. Za razliku od toplinskog isparavanja, raspršivanjem čestica cilja se ne gasi toplina već izravnim "prijenosom zamaha" (neelastični sudar) između iona i atoma materijala koji se nanosi. Za postizanje raspršivanja potrebna je određena energija pragova za uklanjanje atoma iz ciljne površine i dovesti ih u vakuum. To je naznačeno učinkovitom prigušivanjem S, što je omjer sputkanog materijala po Ar + ionu. Sputtering procesi imaju puno veću energiju od procesa isparavanja, što znači da je sputirani materijal obično u obliku ioni s mogućnošću stvaranja vrlo gustih prevlaka.


Magnetron sputtering

Najčešća tehnologija prskanja je magnetronsko prskanje u kojem se magneti nalaze u području cilja kako bi gustoća iona prskanja vrlo visoka što povećava učinkovitost prskanja. Na taj način moguće je imati veću i stabilniju brzinu prskanja, a time i brži taloženje. Proces premazivanja magnetron sputterom ne zahtijeva kontrolu mikrobalance; on-line kontrola debljine može se provesti samo prskanjem: jednom je započeo stupanj taloženja premaza (tj. debljina obložena u sekundi obično dobivena kao nm / s) ovisi o magnetskom polju, električnom polju za ubrzanje i pritisku plina. Ako su ovi parametri konstantni, brzina taloženja je također stabilna i može se reproducirati pod istim uvjetima gore navedenih parametara.


Sljedeća slika 2 prikazuje kružnu silicijsku metu pri bombardiranju Ar + iona. Moguće je vidjeti najveću gustoću iona (bijela svjetlost) koja odgovara stalnom magnetskom polju. Ipak, atomi koji se pržaju doći će iz cijele površine magnetrona.

th.jpeg

Slika 2: Plazma iz kružnog ciljanog silicija u bombardiranju argonskim ionom



Reaktivni prskanje

U reaktivni magnetron sputtering, inertni plin (na primjer Argon) dodaje reaktivni plin (ili plinovitu smjesu) i reagira s atomima koji su erodiraju iz metode tijekom stvaranja sloja na supstratu. Ispravna količina reaktivnog plina određena je traženim optičkim karakteristikama obloženog materijala. Film može biti pod-stehiometrijski, stehiometrijski ili oksidiran ovisno o količini reaktivnih plinova umetnutih u komoru za premazivanje što dovodi do potpuno različitih fizikalnih i optičkih svojstava obloženog materijala1. Pomoću ove tehnologije, na primjer, moguće je prekriti visoki indeks loma i niske razine refrakcijskih indeksnih slojeva koristeći samo jedan cilj.


Silicij je jedan od najzanimljivijih materijala za oblaganje. Miješanjem silicijuma s dušikom moguće je dobiti visoki materijal s refraktivnim indeksom Si3N4 (n = 2,05 520nm u obliku bulk); miješanjem s kisikom moguće je dobiti niskotlačni indeksni materijal SiO2 (n. 1,46 @ 520 nm u obliku bulk). Na slici 3 prikazana je shema reaktivne tehnologije prskanja. Dušik i kisik se koriste kao reaktivni plinovi; Argon se koristi za stvaranje plazme i prskanje Silicijskog meta.

Reactive sputtering chamber.jpg

Slika 3: Reaktna komora za prskanje



Usporedba tehnologija isparavanja i prskanja

Sputtering nije metoda isparavanja. Visoka energija uključena u proces neće stvarati atome koji su isparili kao is termalnim isparavanjem. Umjesto toga stvara plazmu nabijenih prljavih čestica s puno većom energijom. Uspoređujući energiju čestica dobivenih raspršivanjem i isparavanjem, potonji su manje energični i zbog toga se ne mogu organizirati da imaju visoku gustoću pri uzgoju tankog filma na podlozi.


Kao što je prikazano na slici 1, isparavanje e-zraka zahtijeva pomoć ionske zrake tijekom taloženja kako bi se dobila veća gustoća. Ova tehnologija se naziva Ion assisted Deposition (ION assisted deposition, ION assisted deposition). U pištolji ionskog snopa nastaje plazma inertnog ili reaktivnog plina; napunjene čestice iz pištolja pogodile su rastući film i povećale gustoću filma. Veća gustoća može poboljšati mehanička svojstva obloženog filma ili povećati otpornost na abraziju prevlake. Još jedno ograničenje isparavanja je njegova snažna ovisnost o brzini isparavanja materijala za isparavanje, što onemogućuje isparavanje tvari kompliciranom stehiometrijom ili čak legurama. Nasuprot tome, sputtering je mnogo manje osjetljiv na stehiometrija metode. Međutim, s prskanjem nemoguće je prekriti fluoridne materijale (kao što je MgF2) jer sputirana plazma uništava strukturu fluoridnih filmova.


Gledajući na oftalmološku industriju, raspršivanje je sada zrela tehnologija za proizvodnju AR ili Mirror obloženih leća. Njegove ključne prednosti su brzina procesa, stabilnost brzine taloženja koja omogućuje izbjegavanje monitora kvarcnog kristala i mogućnost provođenja potpuno automatiziranih procesa.


Sposobnost automatizacije temelji se na sljedeće dvije činjenice:

Budući da prskanje koristi prskanje i / ili reaktivni plin, postupak prskanja ne zahtijeva istu nisku razinu vakuuma kao isparavanje.

¨ Distribucija nije povezana s konusom za isparavanje kao u postupku isparavanja. Stoga je moguće ostvariti manje kompaktne komore za premazivanje koje se mogu integrirati u automatiziranu proizvodnu liniju (zajedno s generatorom leća, poliračem i premazom za premazivanje čvrstog premaza).


Navedene karakteristike dovele su do stvaranja mnogih in-line sustava prskanja za različite proizvodne aplikacije ui izvan oftalmološke industrije. Danas, kao is isparavanjem, kombinacija plastičnog podloge + tvrde boje + sputter AR premaz može se prilagoditi kako bi se postigao visokokvalitetan proizvod objektiva s obzirom na optička, mehanička svojstva i trajnost.


ZAKLJUČAK

Dostupan je vrlo kratak pregled najčešćih PVD tehnologija. Termalni isparavanje je zrelijija tehnologija: ona postoji od 1930-ih, a stručni i obučeni operatori dostupni su diljem svijeta i omogućuju premazivanje gotovo svih materijala potrebnih za "standardne" oblaganje (npr. Za oblaganje oftalmoloških leća). Sputtering je mlađa tehnologija: ona postoji od ranih 1970-ih i prvenstveno se koristi za aplikacije visoke razine (kao što je prostorna optika). Međutim, danas njegove prednosti također se koriste za "standardne" oftalmološke premaze. Toplinsko isparavanje zahtijeva visoki vakuum, a sputtering radi na višem tlaku, što ga čini lako automatiziranom tehnologijom koja će se primjenjivati u in-line sustavima prevlačenja. Sposobnost prskanja je vrlo prilagodljiva i - ovisno o tehnologiji proizvodnje plazme - postiže vrlo visoku i stabilnu vrijednost s DC (= Direct Current) ili pulsiranom DC tehnologijom. Obje tehnologije premaza mogu se prilagoditi kako bi se dobila različita fizikalna svojstva obloženih filmova. Odluka o načinu na koji bi se tehnologija trebala temeljiti na zahtijevanom proizvodnom prinosu, troškovima, broju supstrata koje treba premazati, vrsti supstrata i konačnim karakteristikama premaza.