Vakuum örtüyünün prinsipi aşkar olunur: Texniki Vəqf, Proses axını və sənaye tətbiqi

İncə bir film meydana gətirmək üçün aşağı təzyiqli mühitdə fiziki və ya kimyəvi metodlardan istifadə edərək substrat səthinə material qoyma prosesidir. Bu texnologiya vasitəsi ilə yüksək saflıq və yüksək dəqiqlikli nazik film çöküntüsünə, ona xüsusi optik, elektrik, mexaniki və digər xüsusiyyətlər verilə bilər. Buna görə vakuum örtük müasir sənayenədə mühüm ərizə dəyəri var. Məsələn, yarımkeçirici istehsalda, vakuum örtükləri, vakeştirme-də müxtəlif funksional təbəqələr çıxarmaq üçün istifadə olunur; Optika sahəsində, anti əks və antiplection effektləri örtmə yolu ilə əldə edilə bilər; Mexanik istehsalda,vakuum örtükköhnəlmələrin aşınma müqavimətini və korroziyaya davamlılığını artıra bilər.

Vakuum örtüyünün əsas nəzəriyyəsi

A. Tozsoran texnologiyasının əsasları

1. Vakuumun tərifi və ölçülməsi

Vakuum bir atmosfer təzyiqinin altından bir qaz mühitinə aiddir (760 millimetr civə, 101325 PA). Vakuumun müxtəlif dərəcələrinə görə, vakuum aşağı vakuum, orta vakuum, yüksək vakuum və ultra yüksək vakuum bölünə bilər. Tozsoranların ölçülməsi ümumiyyətlə maclehose təzyiqi ölçü cihazları, pirani ölçü cihazları və soyuq katod ölçüləri kimi təzyiq ölçülərindən istifadə etməklə həyata keçirilir.

2. Vakuum əldə etmə metodu

Mexanika nasosu: mexaniki nasoslar, rotariya vane nasosları və diafraqma nasosları da daxil olmaqla mexaniki hərəkət yolu ilə boşalır. Bu nasoslar aşağı və orta vakuum əldə etmək üçün uygundur.

Molekulyar nasos: Molekulyar nasos yüksək sürətli fırlanan rotoru mexaniki olaraq istifadə edərək, yüksək və ultra yüksək vakuum əldə etmək üçün uyğun qazı mexaniki olaraq istifadə edir.

TurboPump: Turbomolekulyar nasos, multipant fırlanan bıçaqlar vasitəsilə səmərəli nasos və yüksək boşluq sistemlərində geniş şəkildə istifadə olunan mexaniki nasos və molekulyar nasosun üstünlüklərini birləşdirir və yüksək vakuum sistemlərində geniş istifadə olunur.

B. İncə film fizikası

İncə filmlərin təsnifatı və əsas xüsusiyyətləri

Hazırlıq metoduna və məqsədinə görə, nazik filmlər metal filmlərə, keramika filmlərinə, keramika filmlərinə və s.> İncə filmlərin əsas xüsusiyyətlərinə bölmək olar.

İncə film böyüməsinin əsas prosesi və mexanizmi

İncə filmlərin böyümə prosesi ümumiyyətlə nukleation, ada böyüməsi, bitişik və laylı böyümə kimi mərhələləri ehtiva edir. Nukleation, atom və ya molekulların kiçik adalar meydana gətirmək üçün substrat səthində toplaşdığı ilkin mərhələdir; Vaxt keçdikcə, bu kiçik adalar tədricən vərəqlərə qoşulur, nəticədə davamlı incə bir film meydana gətirir. Böyümə mexanizminin maddi xüsusiyyətləri, substrat səthi vəziyyəti, çökmə temperaturu və çökmə dərəcəsi kimi amillərdən təsirlənir.

C. Materialşünaslığın əsasları

Ümumi örtük materialları və onların xüsusiyyətləri

Ümumi örtük materialları, metalları (alüminium, qızıl, platin, platin), yarımkeçiricilər (silikon və germanium kimi), keramika (məsələn, alüminium oksidi və silikon nitridi) və üzvi materiallar (məsələn, polimerlər) daxildir. Fərqli materiallarda fərqli fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərə malikdir və örtük materialları seçərkən, xüsusi tətbiqlərdə performans tələbləri nəzərə alınmalıdır.

Material seçimi üçün prinsiplər və standartlar

Material seçim prinsiplərinə kimyəvi sabitlik, mexaniki xüsusiyyətlər, optik xüsusiyyətlər və elektrik xüsusiyyətləri daxildir. Standartlar, ümumiyyətlə, nazik filmlərin keyfiyyəti və funksional xüsusiyyətlərini təmin etmək üçün materialların saflığı, hissəcik ölçüsünü, çirkli məzmununu və s. İşləyir.

Vakuum örtüyünün əsas metodları və prinsipləri

A. Fiziki buxarlanma (PVD)

Baxış və təsnifat

Fiziki buxarlanma (PVD), materialları substrat səthinə qoymaq üçün fiziki proseslərdən istifadə edən bir texnikadır. Əsas kateqoriyalara buxarlanma örtüyü, ləkələyən örtük və ion örtükləri daxildir.

Xüsusi proses prinsipləri və addımları

Buxarlandırıcı örtük: material yüksək temperaturda buxarlanır və substratda bir vakuum sistemi vasitəsilə incə bir film yatırır. Ümumi istilik mənbələrinə müqavimət istilik və elektron şüa istiliyi daxildir.

Sputtering örtük: İnert qaz ionları ilə bombardman etməklə hədəf maddi atomlar nazik bir film meydana gətirmək üçün substratın üzərinə tırbaldır. Ümumi metodlara DC Sparking və RF Sputtering daxildir.

İon örtük: Bir ion mənbəyinin təsiri altında ionlaşmış materiallar, yüksək sərtlik örtükləri hazırlamaq üçün istifadə olunan substrata depozit qoyulur.

Üstünlüklər, çatışmazlıqlar və tətbiq həcmi

PVD texnologiyasının üstünlüklərinə nazik film sıxlığı, güclü yapışma və aşağı proses istiliyi daxildir

, ancaq avadanlıq mürəkkəbdir və dəyəri yüksəkdir. Elektron, optika və bəzək sahələrində geniş istifadə olunan metal, ərintisi və keramika nazik filmlərinin hazırlanması üçün uyğundur.

B. Kimyəvi buxarlanma (CVD)

CVD əsas anlayışı

Kimyəvi buxarlanma çökməsi (CVD) kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə substrat səthində nazik filmlərin depozit qoyulması üsuludur. Reaksiya qazı, qatı əmanətlər yaradan yüksək temperaturda kimyəvi reaksiyaları parçalayır və ya keçirir.

Müxtəlif CVD metodları

Aşağı təzyiq CVD (LPCVD): Yarımkeçirici sənayesi üçün uyğun yüksək film keyfiyyəti və yaxşı vahidliyi olan aşağı təzyiq ətrafında reaksiya verir.

Plazma İnkişaf etmiş CVD (PECVD): kimyəvi reaksiyaları sürətləndirmək və reaksiya temperaturunu azaltmaq üçün plazmandan istifadə etmək, temperatur həssas materiallar üçün uyğundur.

Metal üzvi kimyəvi buxarlanma (mocvd): metal üzvi birləşmələrdən istifadə etmək, III-V yarımkeçirici materiallar kimi mürəkkəb mürəkkəb nazik filmlər hazırlamaq üçün uygundur.

Proses xüsusiyyətləri və tətbiq nümunələri

CVD prosesinin xüsusiyyətləri sıx film, yüksək saf və yaxşı vahidlikdir, lakin yüksək temperatur və mürəkkəb avadanlıqdır. Yarımkeçirici cihazlarda, günəş hüceyrələri, optik örtüklərdə və digər sahələrdə geniş istifadə olunur.

C. Atom təbəqəsi Döşəmə (ALD)

Unikal mexanizm və ALD addımları

Atom təbəqəsi Döşəmə (ALD), nazik filmlərin qalınlığını alternativ qaz və reaksiya qazı ilə təmin etmək və atom təbəqələrinin qatını substrat səthində təbəqə ilə saxlayaraq dəqiqləşdirən bir texnikadır. Unikal özünü məhdudlaşdıran reaksiya mexanizmi, nanoscale filminin qalınlığını dəqiq idarə etməyə imkan verir.

PVD və CVD ilə müqayisə

PVD və CVD ilə müqayisədə ALD-nin üstünlükləri, film qalınlığına, yüksək vahidliyini və mürəkkəb quruluşları gizlətmək üçün güclü bir qabiliyyətə malikdir. Bununla birlikdə, çökmə sürəti daha yavaş, olduqca yüksək dəqiqlik və vahidliyi tələb edən tətbiqlərə uyğundur.

Tətbiq perspektivi

Ald texnologiyası, mikroelektronika, nanotexnologiya və biomedisin kimi sahələrdə geniş tətbiq perspektivləri, məsələn, yüksək k dielektrik filmlərin, nanowires və biosensorların hazırlanması kimi biomedicine.

Vakuum örtük avadanlığı və proses axını

A. Tipik vakuum örtük avadanlığı

Örtük maşınının əsas quruluşu

Tipik örtük avadanlıqlarına vakuum otaqları, hasilat sistemləri, istilik sistemləri, nəzarət sistemləri və örtük mənbələri daxildir. Vakuum Palatası, aşağı təzyiqli bir mühit təmin edir, pompinq sistemi vakuum almaq və saxlamaq üçün istifadə olunur, örtük mənbəyi material verir və nəzarət sistemi idarəetmə prosesi parametrlərini izləyir və tənzimləyir.

Ümumi cihaz növləri

Buxarlandırıcı örtük maşını: Material buxarlanır və müqavimət istilik və ya elektron şüa istiliyi vasitəsilə substratın üstünə qoyulur.

Spruttering örtük maşını: Hədəf material atomları, maqnetrin sputtering və ya radio tezliyi ilə substratın üzərinə tırbaldır.

Ion örtüklü avadanlıqlar: Sərt örtüklərin hazırlanmasında çox istifadə olunan nazik filmləri depozit qoymaq üçün yüksək enerji ion şüaları yaratmaq üçün bir ion mənbəyindən istifadə etmək.

B. Proses axını

Əvvəlcədən işləmə prosesi

Örtmədən əvvəl, substrat səthi təmizlənməli və film çirkləndiriciləri və oksid təbəqələrini silmək, filmin vahidliyini və vahidliyini təmin etmək üçün əvvəlcədən hazırlanmışdır. Ümumi metodlara ultrasəs təmizlənməsi, kimyəvi təmizləmə və plazma təmizlənməsi daxildir.

Örtük prosesi

Örtük prosesinin açarı, vakuum dərəcəsi, temperatur, qaz axını dərəcəsi və çökmə dərəcəsi də daxil olmaqla, nəzarət parametrlərinin optimallaşdırılmasıdır. Bu parametrlər filmin keyfiyyətinə və performansına birbaşa təsir göstərir.

Post emal prosesi

Tərtib etdikdən sonra film tez-tez müalicə və passivasiya kimi müalicədən sonrakı müalicədən sonrakı, filmin fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərini və sabitliyini yaxşılaşdırmaq üçün tələb edir.

C. Proses nəzarət və optimallaşdırma

Tozsoran, temperatur, atmosfer və s kimi parametrlərə nəzarət

Vakuum dərəcəsini dəqiq idarə etməklə, çökmə temperaturu və qaz tərkibi, nazik filmlərin böyümə prosesi optimallaşdırıla bilər və filmlərin vahidliyi və performansı yaxşılaşdırıla bilər.

Örtük qalınlığına və vahidliyinə nəzarət

Kvars büllur mikrobalansı və optik monitorinq sistemi kimi onlayn monitorinq texnologiyalarından istifadə edərək, filmin keyfiyyətini təmin etmək üçün kalçanın monitorinqi və örtük qalınlığını və vahidliyinə nəzarət etmək üçün əldə edilə bilər.

Keyfiyyət Testi və Qiymətləndirmə metodları

Film keyfiyyətinin aşkarlanması, fiziki, kimyəvi və mexaniki xüsusiyyətlərin, film qalınlığı, səth morfologiyası, kompozisiya təhlili, yapışma, sərtlik və s. Kimi ümumi metodlar (SEM), Atom Forlu mikroskopiyası (AFM), X-ray Diffraction (XRD) və skriptləmə daxildir.

Tozsoranların tətbiqi nümunələri

A. Elektron və yarımkeçirici sənayesi

İnteqrasiya edilmiş dövrə istehsalı

Vakuum örtük texnologiyası, metal bir-birinə bağlı təbəqələr, izolyasiya təbəqələri və qoruyucu təbəqələrin depozitləşdirilmiş dövrə istehsalında istifadə olunur. Yüksək dəqiqlikli örtük prosesi dövrə performansını və etibarlılığını təmin edir.

Göstərilənlər və sensorlar üçün örtük texnologiyası

Ekran istehsalında, vakuum örtükləri şəffaf keçirici filmlər və optik filmlər vermək üçün istifadə olunur; Sensor istehsalında, örtük texnologiyası həssas komponentləri və qoruyucu təbəqələri hazırlamaq, həssaslığı və sensorların davamlılığını yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur.

B. Optika və optoelektronika

Optik nazik filmlərin növləri və tətbiqləri

Optik nazik filmlərə anti əksedici filmlər, antiplitli filmlər, filtr filmləri və əks olunan filmlər daxildir. Filmlərin qalınlığını və optik xüsusiyyətlərini dəqiq idarə etməklə, əksini azaltmaq, ötürmə yolu və seçmə filtrləmə kimi xüsusi optik effektlərə nail olmaq olar.

Lazerlərdə və optik cihazlarda örtük tətbiq edilməsi

Lazerlər və optik cihazlarda vakuum örtük texnologiyası, optik sistemlərin səmərəliliyini və sabitliyini yaxşılaşdırmaq üçün yüksək performanslı güzgülər, pəncərələr və linzalar istehsal etmək üçün istifadə olunur.

C. Mexaniki və qoruyucu tətbiqlər

Sərt örtük və aşınmaya davamlı örtük

Sərt örtüklər və aşınmaya davamlı örtüklər vakuum örtük texnologiyası ilə hazırlanır və aşınma müqavimətini və xidmət həyatını yaxşılaşdırmaq üçün alətlər, qəliblər və mexaniki hissələrdə geniş istifadə olunur.

Anti-korroziyaya çevrilmə tətbiqi

Anti korroziya örtükləri, korroziya və titan kimi korroziyaya davamlı materiallar, tozu örtük texnologiyası vasitəsilə metal səthdə, korroziya müqavimətini artırmaq və avadanlıqların xidmət həyatını genişləndirmək.

D. İnkişaf etməkdə olan sahələrdə tətbiqlər

Nanotexnologiyada vakuum örtüyü

Nanotexnologiyada, vakuum örtüyü, elektronika, optoelektronika və kataliz kimi sahələrdə tətbiq olunan nanojires, nanohissəciklər və kvant nöqtələri kimi nanoskale quruluşları və nazik filmlər hazırlamaq üçün istifadə olunur.

Biotibbi tətbiqlər

Vakuum örtük texnologiyası biotibbi tətbiqlərdə biokompimyəvi filmlər, sensorlar və tibbi cihaz səthlərində funksional örtüklər istehsal etmək, performans və təhlükəsizliyini yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur.