Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Самодельное магнетронное напыление


Установка ионно-плазменного (магнетронного) напыления. Часть 1 / Хабр

Здравствуйте беспокойные умы. Сегодня речь пойдет об установке магнетронного напыления, полностью спроектированной и изготовленной своими руками.



Для начала я вкратце постараюсь ответить, для чего нужны подобные установки и что же такое, ионно-плазменное распыление.

Мишень — это тот материал, который распыляется.
Подложка — это, то на что происходит напыление.

Установки такого рода позволяют формировать на подложках тончайшие слои токопроводящих материалов (в основном металлов). В качестве подложек может использоваться как токопроводящий, так и диэлектрический материал. А для того чтобы сформировался нанослой, например какого либо металла на подложке, требуется сначала хорошенько атаковать металл плазма-образующими ионами, для этого используют зажжение плазмы тлеющего разряда при пониженном давлении и магнетрон в качестве ловушки для электронов.

Давайте рассмотрим простейшую схему магнетрона и его работу, и вы поймете, почему он является ловушкой (постараюсь без особой научности, но думаю, что многие будут против, так как некоторые моменты без этого не объяснить, но я постараюсь).

Классический тлеющий разряд загорается при постоянном токе, и ток течет от анода к катоду. Катодом является плоская мишень, под которой находится кольцевой магнит. Электроны летящие от катода, ионизируют газ в объеме, ионы которого попадают в мишень, из нее выбивают атомы которые вновь сталкиваются с электронами, тем самым их часть ионизируется… В общем образуется электронная лавина, которая закручивается магнитным полем и не дает им после столкновений улететь, тем самым магнит удерживает электроны и при этом увеличивается образование атомов, которые осаждаются на подложке, тем самым формируя пленку.

А теперь от теории к практики. Так как я занимаюсь различными плазмохимическими технологиями при атмосферном давлении, то через какое-то время возник интерес и к пониженному давлению. Источник питания тлеющего разряда у меня уже имелся в наличии, его я сделал давно. И после покупки вакуумного насоса, начались эксперименты, которые выявили некоторые трудности при работе с пониженным давлением.

Подводя итоги этой части статьи, можно сказать, что работа движется, получается немалый опыт и дополнительные знания. На данный момент, готов корпус в железе, он будет покрашен, после чего начнется сборка.

Статью специально не стал раздувать, потому что в роликах многие вопросы освещены, а если нет, то в комментариях я постараюсь на все ответить.

Вакуумное распыление самодельным магнетроном

«Никогда нельзя быть слишком богатым или слишком худым», - гласит пословица, и когда дело доходит до покрытий, действительно, чем тоньше, тем лучше. Способ получения действительно тонких покрытий, которые иногда составляют всего несколько атомов, - это физическое осаждение из паровой фазы или PVD, метод, при котором вещество превращается в пар и конденсируется на подложке, иногда с использованием магнетрона для создания плазмы.

Звучит сложно, но с помощью нескольких разумных инструментов и здорового отношения к высоким напряжениям самодельный магнетрон для плазменного распыления может помочь вам начать работу.Честно говоря, [Джастин Аткин] работал над своей установкой в ​​течение многих лет, сначала ему мешало то, что ему приходилось довольствоваться найденными частями и общим ломом для своих сборок. Как и во многих других случаях, доступ к токарному станку и навыки его использования оказались благоприятными, что позволило ему изготавливать нестандартные детали, такие как переходник для вакуумной камеры, а также основание с жидкостным охлаждением, которое предотвращает повреждение магнитов, которые нагреваются. сконцентрировать плазму на целевом металле. Используя высоковольтный источник постоянного тока, сделанный из старых микроволновых деталей, [Джастин] смог напыить медные пленки на стеклянные предметные стекла, но с ограниченным успехом с использованием других металлов.Он также случайно создал пару дихроичных зеркал путем распыления оксидами меди, а не чистой медью. На видео ниже есть несколько красивых снимков призрачного зеленого и фиолетового свечения.

Подобная установка открывает множество возможностей, от оптики до самодельных полупроводников. Возможно, он не такой сложный, как некоторые установки PVD, которые мы видели, но мы все же очень впечатлены.

.

Обзор магнетронного распыления

Источник магнетронного распыления использует преимущества вышеупомянутых явлений за счет использования очень сильных магнитов для удержания электронов в плазме на поверхности мишени или вблизи нее. Ограничение электронов не только приводит к более высокой плотности плазмы и увеличению скорости осаждения, но также предотвращает повреждение, которое может быть вызвано прямым столкновением этих электронов с подложкой или растущей пленкой.

Магнетронное напыление не требует плавления и испарения исходного материала, что дает множество преимуществ по сравнению с другими технологиями PVD: во-первых, почти все материалы могут быть нанесены с помощью магнетронного напыления независимо от их температуры плавления; во-вторых, источники можно масштабировать и размещать в любом месте камеры в зависимости от требований подложки и покрытия; наконец, пленки из сплавов и соединений могут быть осаждены при сохранении состава, аналогичного составу исходного материала.

Для успешного магнетронного напыления требуется правильный выбор системы подачи энергии. Чтобы узнать больше, изучите магнетронное распыление постоянного тока, высокочастотное магнетронное распыление и импульсное распыление постоянного тока (ссылки ниже).

Магнетронное распыление доступно в различных конфигурациях источников и совместимо со многими возможностями управления процессом Angstrom и расширенными опциями крепления.

Aeres, усовершенствованное программное обеспечение для управления технологическим процессом Angstrom, было специально сконфигурировано с функциями и возможностями, уникальными для высокоэффективного магнетронного напыления.Щелкните здесь, чтобы узнать больше о программном обеспечении Aeres для управления технологическим процессом.

.Установка для нанесения покрытий с магнетронным плазменным напылением

, установка для нанесения покрытий с магнетронным плазменным напылением Поставщики и производители на Alibaba.com

Домой Машинное оборудование лакировщик

установка для нанесения покрытий с магнетронным плазменным напылением

1418 найденные продукты для

.

Курт Дж. Лескер Компания | Руководство по оптимизации производительности магнетрона

Однородность

Повышение однородности в приложениях для распыления связано с множеством переменных. На некоторые из этих переменных влияет сам магнетрон, но многие из них связаны с конструкцией системы / камеры и динамикой потока, которые в некоторых случаях невозможно контролировать. Однако есть ряд методов, которые можно использовать для повышения единообразия в вашем приложении. В следующем списке примеров представлены некоторые предложения о том, какие параметры можно изменить, чтобы оказать положительное влияние на единообразие.Прежде всего важно признать тот факт, что существуют две существенно разные конфигурации осаждения, которые дадут очень разные предложения по повышению однородности. В результате мы рассмотрим их независимо.

Статическая однородность субстрата

Рисунок 2

Рисунок 1

При напылении статической подложки следующие параметры влияют на общую однородность покрытия;

1.Ориентация магнетрона по отношению к подложке: Магнетрон и подложка должны быть отцентрированы относительно их оси для оптимальной однородности.

2. Размер магнетрона: Мишень должна быть больше подложки для оптимальной однородности. Типичный профиль покрытия будет спадать по краям и быть наиболее однородным в центре (как на рисунке 1).

Чем больше вылет на подложке, тем более равномерным будет покрытие.

3.Расстояние от источника до подложки: Если выступ от магнетрона до подложки отсутствует или ограничен из-за существующей конструкции камеры или оборудования, увеличение расстояния от источника до подложки поможет улучшить однородность. Чем дальше вы находитесь, тем больше столкновений между ионами аргона, электронами и атомами материала, что создает хаотизацию напыленной пленки, осаждающейся на подложке, и, в конечном итоге, лучшую однородность. Однако недостатком этого является то, что чем дальше вы находитесь от подложки, тем ниже будет скорость распыления.

4. Маскирование: Маскирование - это метод, который можно использовать для повышения однородности путем блокирования или предотвращения осаждения материала на определенных участках мишени на подложку. Например, скопление материала на краях мишени является типичным из-за профиля магнитного поля, расположения активной зоны эрозии и результирующего профиля потока. Вставив маску в центральную часть мишени, вы можете в конечном итоге сгладить профиль эрозии (см. Рисунок 2).

Вращающийся (одна ось) однородность подложки

При нанесении покрытия на вращающуюся основу можно использовать следующие методы для повышения однородности;

1. Внеосевой или конфокальный магнетрон с ориентацией на подложку: Основное преимущество вращения подложки состоит в том, что вы можете использовать гораздо меньший магнетрон для достижения оптимальной однородности за счет смещения центральной линии мишени по отношению к подложке. Использование одной оси вращения подложки требуется для следующих методов;

  • А.Смещение: Регулировка расстояния от центра мишени до центра подложки до смещения, сфокусированного на радиусе, позволит вам повысить однородность по всей поверхности подложки, фокусируясь только на половине или части области подложки.
    • i. Расстояние от источника до подложки: регулировка расстояния от источника до подложки также поможет добиться однородности.
  • B. Конфокальный: В конфокальной ориентации магнетрон расположен под углом к ​​радиусу подложки.Идеальные параметры для конфокального распыления следующие:
    • i. Наклон 30 градусов вне оси к центру подложки радиус
    • ii. Расстояние от источника до подложки 4 дюйма

Примечание. В зависимости от конструкции камеры и динамики потока могут потребоваться корректировки угла и расстояния от источника до подложки.

В конфокальной ориентации с помощью 3-дюймовых магнетронов можно достичь следующих однородностей:

Размер подложки Однородность
НД 4 дюйма +/- 1-2%
НД 6 дюймов +/- 3-5%
Внешний диаметр 8 дюймов +/- 7%

При конфокальном или внеосевом распылении можно использовать несколько магнетронов для совместного распыления нескольких слоев различных материалов и / или увеличения скорости распыления одного и того же материала мишени.

Как правило, при напылении 6-дюймовой подложки можно установить до (4) четырех распыляющих катодов на расстоянии 4 дюйма от источника до подложки. Крайне важно иметь возможность регулировать источник в зависимости от расстояния до подложки и угла распыляющего катода, чтобы иметь максимальную возможность настройки однородности.

При внеосевом напылении , имея возможность регулировать смещение к подложке, угол источника и расстояние от источника к подложке, являются критическими параметрами при наборе однородности.Ниже приведены некоторые примеры того, как корректировка этих переменных оказывает значительное влияние как на однородность, так и на скорость;

Конфигурация 1
Подложка: 6 "
Смещение: 3 "
(Центр мишени - Центр подложки)
Расстояние от источника до подложки: 4 "
Угол наклона головы: 0 град.
Материал мишени: алюминий
Однородность: +/- 4.7%
Скорость: 4,5 Ангстрем / сек.
Конфигурация 2
Подложка: 6 "
Смещение: 3 "
(Центр мишени - Центр подложки)
Расстояние от источника до подложки: 4 "
Угол наклона головы: -5 град.
Материал мишени: алюминий
Однородность: +/- 2.2%
Скорость: 3,5 Ангстрем / сек.
Конфигурация 3
Подложка: 6 "
Смещение: 3,5 "
(Центр мишени - Центр подложки)
Расстояние от источника до подложки: 3 "
Угол наклона головы: -5 град.
Материал мишени: алюминий
Однородность: +/- 3.5%
Скорость: 5,5 Ангстрем / сек.
Конфигурация 4
Подложка: 6 "
Смещение: 3,5 "
(Центр мишени - Центр подложки)
Расстояние от источника до подложки: 4 "
Угол наклона головы: 0 град.
Материал мишени: алюминий
Однородность: +/- 1.3%
Скорость: 3,6 Ангстрем / сек.
Конфигурация 5
Подложка: 6 "
Смещение: 4,25 дюйма
(Центр мишени - Центр подложки)
Расстояние от источника до подложки: 3 "
Угол наклона головы: 15 град.
Материал мишени: алюминий
Однородность: +/- 2.5%
Скорость: 2,8 Ангстрем / сек.
Конфигурация 6
Подложка: 6 "
Смещение: 4 "
(Центр мишени - Центр подложки)
Расстояние от источника до подложки: 6 дюймов
Угол наклона головы: -5 град.
Материал мишени: алюминий
Однородность: +/- 1.9%
Скорость: 0,9 Ангстрем / сек.

Примечание: Все приведенные выше конфигурации предполагают вращение носителя по одной оси.

.

Смотрите также