Если вы работаете с материалами или электроникой, возможно, вы слышали о «мишенях для распыления». Это может сбить с толку, если вы новичок в этом деле, но по сути это материалы, используемые для нанесения тонких пленок на электронные устройства. О них можно многое узнать, например, о различных типах и используемых методах. Это руководство охватывает все, что вам нужно знать, независимо от того, являетесь ли вы новичком или экспертом в области осаждения тонких пленок.
Из чего состоят мишени для распыления?
Мишени распыления изготавливаются из различных материалов в зависимости от их назначения. Это могут быть металлы, керамика, сплавы или композиты.
Обычно используются металлические мишени, поскольку они хорошо проводят тепло и электричество и позволяют создавать множество различных сплавов. Примеры металлов, используемых для напыления, включают золото, серебро, медь, алюминий и титан.
Керамические мишени известны своей прочностью, устойчивостью к износу и воздействию химикатов. Примеры керамики, используемой для напыления, включают оксид алюминия, диоксид кремния и диоксид титана.
Мишень из сплава изготавливается путем смешивания двух или более металлов для создания определенных физических или химических свойств. Например, смесь золота и серебра может создать тонкую проводящую пленку, но не такую большую, как чистое золото или чистое серебро.
Композитные мишени производятся путем смешивания различных материалов, таких как металл и керамика, для создания определенного сочетания свойств. Например, композитная мишень из оксидов меди и алюминия может образовывать тонкую пленку с высокой проводимостью и хорошим сцеплением с поверхностью.
Что такое распыление и как оно работает?
Распыление – это способ переноса материала от мишени для распыления на поверхность подложки. Это происходит в вакуумной камере при подаче газа низкого давления (обычно аргона).
Газ превращается в плазму электрическим разрядом, создавая положительно заряженные ионы и свободные электроны. Эти ионы движутся к распыляемой мишени и ударяются о ее атомы, выбивая их. Затем эти атомы проходят через вакуумную камеру и прилипают к поверхности подложки, создавая тонкую пленку.
Существуют различные способы распыления, такие как распыление постоянным током и радиочастотное распыление , реактивное распыление и магнетронное распыление . У каждого способа есть свои плюсы и минусы, в зависимости от области применения и желаемых свойств тонкой пленки.
Типы мишеней распыления
Мишени для распыления изготавливаются из различных материалов для создания тонких пленок. Существует четыре основных типа мишеней распыления:
- Металлические мишени : они широко используются, поскольку хорошо проводят тепло и электричество. Их изготавливают из золота, серебра, меди, алюминия и титана.
- Керамические мишени : они твердые, износостойкие и химически стабильные. Типичная используемая керамика включает диоксид кремния, оксид алюминия и диоксид титана.
- Мишеи из сплавов : они изготавливаются путем объединения двух или более металлов для придания определенных свойств. Например, сплав никеля и хрома можно использовать для изготовления никель-хромовых мишеней.
- Составные мишени: они изготавливаются путем объединения двух или более материалов разных типов для создания определенных свойств. Например, композитная мишень из оксидов меди и алюминия.
Применение распыляемых мишеней
Мишени для распыления используются для изготовления тонких пленок во многих различных отраслях промышленности. Эти тонкие пленки используются в производстве полупроводников, жестких дисков и солнечных батарей.
В производстве полупроводников мишени для распыления используются для нанесения крошечных кусочков металла и других материалов на кремниевые пластины. Это создает сложные структуры, необходимые для работы наших электронных устройств.
В производстве жестких дисков мишени для распыления используются для нанесения на диски тонких пленок магнитных материалов. Это позволяет нам хранить огромные объемы цифровых данных.
При изготовлении линз и зеркал мишени для напыления используются для нанесения на стекло тонких пленок металлов и других специальных материалов. Благодаря этому линзы и зеркала работают лучше.
При изготовлении солнечных панелей мишени для распыления используются для нанесения тонких пленок металлов и других материалов на кремниевые пластины. Это создает сложные конструкции, которые могут превращать солнечный свет в электричество.
Факторы, на которые следует обратить внимание при выборе мишеней для распыления:
- Материал: выберите материал со свойствами, необходимыми для тонкой пленки, которую вы хотите создать, и который можно использовать с вашим методом осаждения.
- Чистота. Сохраняйте материал как можно более чистым, поскольку примеси могут испортить свойства создаваемой вами тонкой пленки.
- Размер и форма: выберите размер и форму мишени в зависимости от того, на что вы наносите покрытие, и от используемой системы нанесения покрытия.
- Метод нанесения: выберите метод, который придаст вашей тонкой пленке желаемые свойства и который подходит для материала и того, что вы покрываете.
Контроль качества и методы испытаний мишеней для распыления
Изготовление мишеней для распыления хорошего качества очень важно в производстве. При изготовлении этих мишеней нам необходимо убедиться, что материал чистый и в нем нет грязи или других посторонних веществ. Нам также необходимо убедиться, что мишень имеет правильный размер и форму и имеет гладкую поверхность. Наконец, нам нужно убедиться, что по прибытии на завод он не сломается и не испачкается.
Тестирование материала
Мы проверяем материал, чтобы убедиться, что он чистый и в нем нет грязи или других посторонних веществ. Инструменты для тестирования, такие как рентгеновские аппараты, анализ индуктивно-связанной плазмы (ICP) и масс-спектрометрия тлеющего разряда (GDMS).
Проверка размеров
Мы проверяем размер и форму мишени, чтобы убедиться, что она соответствует требованиям. Мы используем такие машины, как оптическая профилометрия, координатно-измерительные машины (КИМ) и лазерное сканирование.
Проверка качества поверхности
Мы проверяем поверхность мишени, чтобы убедиться, что она имеет необходимую чистоту и шероховатость. Мы используем такие машины, как сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), атомно-силовая микроскопия (АСМ) и оптическая микроскопия.
Проверка на наличие повреждений и грязи
Мы проверяем объект на предмет повреждений и загрязнений, чтобы убедиться, что он не сломан и не загрязнен во время транспортировки и хранения. Для этого используются такие методы, как визуальный осмотр, проверка на герметичность и вакуумная упаковка.
Обслуживание и обращение с мишенями для распыления
Чтобы ваши мишени для распыления служили долго и работали хорошо, вам необходимо хорошо о них заботиться. Вот как:
- Храните мишени в чистом, сухом месте, вдали от вещей, которые могут их испачкать.
- Обращайтесь с мишенями осторожно, используя чистые перчатки и инструменты, чтобы не испачкать их.
- Часто проверяйте мишени на предмет износа, например, трещин или ямок, которые могут ухудшить их работу.
- Часто очищайте мишени, чтобы избавиться от скопившейся на них грязи и других загрязнений.
Заключение:
Мишени для распыления важны для изготовления высококачественной электроники, оптики и других современных материалов. Независимо от того, являетесь ли вы новичком в осаждении тонких пленок или уже много знаете об этом, это руководство дало вам хорошее представление о том, что вам нужно знать о мишенях для распыления.
Чтобы снимать хорошие фильмы, важно знать о различных типах объектов, о том, как они создаются и как проверить их качество.