sanyu electron濺射鍍膜設(shè)備的原理分析

發(fā)布日期：2024-01-31 瀏覽次數(shù)：594

sanyu electron濺射鍍膜設(shè)備的原理分析

濺射原理

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(jìn)行的，不使用化學(xué)品。（在半導(dǎo)體制造中，濕法工藝稱為干法工藝。）

將待涂覆的樣品和薄膜的原材料（目標(biāo)）放在附近。
整體處于真空狀態(tài)，樣品與靶材之間施加電壓。
電子和離子高速運(yùn)動，離子與目標(biāo)碰撞。高速運(yùn)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。
與目標(biāo)碰撞的離子會排斥目標(biāo)粒子。(濺射現(xiàn)象)
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(xì)內(nèi)容請參見“鏈接"部分的參考資料。

1852年，英國科學(xué)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(jìn)行燃料電池實驗而聞名。
第二次世界大戰(zhàn)期間，光學(xué)元件增透膜的需求增加，真空設(shè)備也得到改進(jìn)。
20世紀(jì)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。）
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？

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。
目前英語中使用的 [ sputter ] 是 splutter 的同義詞。
濺射 [sputtering] 是 [sputter] 的現(xiàn)在進(jìn)行時。它用作名詞，如“濺射"，但 [ sputter ] 也用作名詞。
圖像是目標(biāo)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(xué)反應(yīng)的CVD。

CVD [Chemical Vapor Deposition] 化學(xué)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(xué)反應(yīng)在樣品表面形成薄膜的方法。碳化硅膜是的，但也使用金屬和有機(jī)聚合物。特點是可以形成高純度的薄膜。
另一方面，真空蒸鍍和濺射被稱為PVD（物理氣相沉積）。當(dāng)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(xué)反應(yīng)。

濺射鍍膜的特點

該成膜方法具有以下特征。

作為薄膜原料的顆粒具有很大的能量，對樣品有很強(qiáng)的附著力。創(chuàng)造出強(qiáng)大的電影
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。
即使是氣相沉積難以實現(xiàn)的高熔點材料也可以成膜。
只需改變時間即可高精度控制膜厚。
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。
可以通過將樣品放置在目標(biāo)位置來進(jìn)行蝕刻。
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(bǔ)其缺點。以下濺射方法是典型的。

直流濺射 – 在兩個電極之間施加直流電壓的方法
射頻濺射 – 施加交流電的方法（高頻）
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。
離子束濺射——一種在遠(yuǎn)離目標(biāo)或樣品的位置產(chǎn)生離子并加速并施加到目標(biāo)的方法。

其他方法包括面向目標(biāo)、ECR（電子回旋加速器）和半導(dǎo)體制造中使用的準(zhǔn)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。

需要產(chǎn)生輝光放電，而且器件內(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)。
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。
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(biāo)施加交流電（高頻）的方法。

將目標(biāo)和樣品靠近放置。
將高頻電壓施加到真空室和靶材上。
由于它是交流電，因此粒子加速的方向根據(jù)電壓而變化。
電子比離子更輕、更容易移動，因此到達(dá)導(dǎo)電室的電子會流入電路。
靶側(cè)的電子無處逃逸，變得更加密集。
結(jié)果，靶材側(cè)產(chǎn)生負(fù)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(biāo)附近，因此濺射速度也更快。

將背面帶有磁鐵的目標(biāo)放置在靠近樣品的位置。
通過施加電壓來進(jìn)行濺射。
磁場使電子沿著磁場線螺旋移動。
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(biāo)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(jìn)行加速并釋放的裝置）釋放的離子照射到目標(biāo)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。）