UNIVEX coating processes

Procese UNIVEX de depunere a peliculelor subțiri

UNIVEX sunt sisteme de acoperire multifuncționale pentru producerea de acoperiri funcționale prin depunere fizică în fază de vapori.

Proprietățile peliculelor subțiri depind de tehnologia de proces utilizată pentru producerea lor. Diferiți parametri de proces influențează comportamentul unei pelicule subțiri. În sistemele noastre UNIVEX, se pot aplica diverse metode de acoperire, precum și o gamă de tratamente pentru substrat. Sistemele noastre de acoperire Leybold se bazează pe un design modular, care oferă posibilitatea de a realiza cerințele specifice ale clienților.

Variații de proces ale acoperirii UNIVEX

Evaporarea termică

Proces evaporare termică

Evaporarea termică sau rezistivă este cea mai consacrată metodă de depunere a filmelor subțiri.
Această tehnică este utilizată într-o cameră de vid înalt, cum este sistemul nostru UNIVEX.
Un singur evaporator termic constă în două treceri de curent răcite cu apă, conectate printr-o sursă
precum o nacelă (boat) sau un filament. Materialul este plasat în sursă, iar datorită aplicării energiei,
temperatura crește până când materialul este evaporat.

Echipament evaporare termică

Pachetele noastre standard de evaporare termică sunt disponibile în configurații simple, duble sau duble independente,
fiind potrivite pentru depunere simplă sau co-depunere.

O gamă largă de materiale pot fi depuse prin tehnologia de evaporare termică, cum ar fi aurul, argintul,
aluminiul, cuprul și multe altele.

Evaporarea cu fascicul de electroni (E-beam)

Evaporarea cu fascicul de electroni este o altă tehnologie de evaporare consacrată, utilizată într-un mediu de vid înalt.
Materialul care urmează să fie evaporat este plasat în interiorul unui creuzet de cupru.

Proces evaporare E-beam

Un fascicul de electroni energizat este generat de un filament de tungsten și deviat prin câmpuri magnetice într-un locaș al creuzetului.
Energia acestui fascicul de electroni este aplicată materialului, care este apoi evaporat sau sublimat.

Tun cu fascicul de electroni

Tunul cu fascicul de electroni poate avea mai multe configurații. Sunt disponibile creuzete cu unul sau mai multe locașuri (pockets),
având capacități diferite.

Diverse surse de alimentare permit evaporarea materialelor cu puncte de topire ridicate (de exemplu, Molibden - Mo)
sau chiar implementarea unor procese cu rate de depunere mari.

Evaporarea materialelor organice

Un evaporator organic este cunoscut și sub numele de celulă Knudsen. Acesta este un evaporator prin efuziune pentru evaporarea materialelor cu presiune de vapori scăzută, care necesită un control precis al temperaturii pentru a depune filme subțiri funcționale.

Materialul este plasat într-un creuzet care poate fi fabricat, de exemplu, din cuarț sau ceramică. Încălzirea electrică este utilizată pentru a încălzi materialul până când acesta se evaporă. Pentru controlul temperaturii, evaporatorul conține un termocuplu integrat. Acest tip de sursă este foarte potrivit pentru evaporarea materialelor organice.

Procesul de evaporare a materialelor organice

Sputtering (Pulverizare catodică)

Sputtering-ul magnetron este o metodă extrem de utilă și productivă pentru depunerea materialelor complexe sau greu de evaporat pe diverse substraturi.

Leybold utilizează magnetroni cilindrici sau rectangulari de înaltă calitate, cu corp din oțel inoxidabil, în sistemele noastre de depunere prin sputtering. Recomandăm utilizarea robinetelor de reglaj pentru controlul presiunii (throttling valves), împreună cu vacuometrele noastre de înaltă precizie cu diafragmă ceramică, pentru controlul presiunii de sputtering și asigurarea unor procese reproductibile.

Proces de depunere UNIVEX

Sputtering magnetron

Pulverizare cu curent continuu (DC)

Pulverizarea cu curent continuu (DC) este adesea utilizată pentru materiale metalice sau conductive, de exemplu, Al, Ti și ITO.

Pentru astfel de materiale conductive, pulverizarea cu curent continuu are o rată de depunere relativă mai mare în comparație cu pulverizarea cu radiofrecvență și este în general preferată.

Pulverizarea cu radiofrecvență (RF)

Pulverizarea cu radiofrecvență (RF) este utilă în special pentru pulverizarea materialelor neconductoare sau ceramice, cum ar fi oxizii sau sulfurile. Poate fi utilizată și pentru materiale conductive, dar aceasta are o rată de depunere mai mică decât materialele pulverizate cu curent continuu.

Adesea, pulverizarea cu radiofrecvență este utilizată pentru dopare superficială în timpul co-pulverizării cu un proces bazat pe curent continuu cu rată mai mare.

Pulverizare reactivă

Pulverizarea reactivă implică pornirea cu un material țintă elementar și adăugarea unui gaz pentru a crea un material nou pe substrat.

Poate fi dificil să se obțină oxizi, nitruri și sulfuri cu o puritate adecvată pentru aplicația de interes. Este mai rentabil să se pornească cu o țintă metalică și să se reacționeze în interiorul camerei.

Pulverizarea cu curent continuu pulsat

Pulverizarea cu curent continuu pulsat (PDC) este utilizată în procesele de pulverizare reactivă în care se creează pelicule izolatoare. Poate apărea otrăvirea țintei metalice de către gazul reactiv, ceea ce duce la formarea arcurilor electrice și la pierderea stabilității plasmei.

Curcentul continuu pulsat utilizează inversarea tensiunii alternative cu impulsuri de înaltă frecvență pentru a furniza și menține o putere relativă mai mare către țintă. Curățarea acumulării de izolație pe suprafața țintei duce la rate de depunere mai mari și la un proces mai consistent.

Sursele de alimentare PDC au de obicei o suprimare „activă” a arcului electric, care poate adăuga impulsuri inverse suplimentare în cazul în care sunt detectate arcuri electrice.

Sursă de ioni

Sursa de ioni este un dispozitiv care creează ioni energetici direcționați către un substrat. Sursele de ioni sunt disponibile în varianta fără grilă (griddless) sau cu grilă (gridded). Acestea sunt utilizate în mod obișnuit pentru depunerea asistată de fascicul de ioni (IBAD), pre-curățarea, modificarea și activarea suprafeței substratului.

Proces de depunere asistată de ioni

Depunerea asistată de ioni (IAD)

Într-un proces de depunere, materialul ajunge la suprafața substratului cu un anumit flux, potențial de ionizare și o temperatură specifică. Acești factori au un impact enorm asupra densității, purității și cristalinității filmului depus.

Utilizând o sursă de ioni, se poate aplica energie suplimentară materialului aflat în fază gazoasă și filmului subțire prin intermediul ionilor energetici.

Acest lucru influențează proprietățile filmului, cum ar fi aderența, compoziția, stresul intern al filmului și cristalinitatea.

Procesul de depunere asistată de ioni

Intrare gaz de proces

Mai multe procese de depunere necesită o intrare de gaz, care poate fi argon, azot, oxigen și altele. Oferim regulatoare de debit masic și conducte de alimentare adecvate pentru aceste aplicații.

Măsurarea grosimii peliculei

În unitățile UNIVEX pot fi instalate diverse instrumente de măsurare a grosimii peliculei subțiri. Selecția depinde de măsurătorile necesare și de gradul de automatizare necesar. Ca standard, se utilizează sisteme cu cristale oscilante.

Acestea pot consta dintr-unul sau mai multe capete de senzori cu sau fără obturator. Capul senzorului este acționat fie de un monitor, fie de un controler (măsurarea/controlul ratei și grosimii).

Procese suplimentare de acoperire UNIVEX

Tratamentul substratului

Pentru a îmbunătăți sau a modifica proprietățile filmului în timpul procesului de depunere, pot fi aplicate diverse metode de tratament și manipulare a substratului.

Proces de tratament al substratului UNIVEX

Rotația substratului

Rotația este utilizată pentru a îmbunătăți uniformitatea filmului subțire pe întreaga suprafață a substratului. Oferim o gamă largă de soluții posibile pentru substraturi unice sau multiple, inclusiv sisteme de antrenare planetare.

Combinațiile tipice cu alte funcții de manipulare a substratului sunt:

Încălzire, răcire
Polarizare (bias) RF/DC
Reglarea înălțimii (distanța de la sursă la substrat)
Înclinare (tilting)
Depunere sub unghi razant (GLAD)
Obturatoare (shutters) de gradient

Sistem rotație substrat UNIVEX

Încălzirea substratului

Încălzirea substratului ajută la pregătirea suprafeței acestuia înainte de depunere și susține procesul de formare a straturilor depuse. Pot fi oferite soluții de încălzire de până la 1000°C.

Sistem de încălzire a substratului UNIVEX

Răcirea substratului

Substraturile sau măștile sensibile la căldură necesită răcire în timpul procesului de depunere. Oferim suporturi de substrat care pot fi răcite cu apă, cu azot lichid (LN2) sau utilizând lichide speciale de răcire.

Sistem de răcire a substratului UNIVEX

Polarizarea substratului (Substrate bias)

Depunerea susținută de polarizarea RF (radiofrecvență) sau DC (curent continuu) îmbunătățește proprietățile de aderență și stoichiometria filmului subțire. În acest scop, sunt disponibile suporturi de substrat și surse de alimentare adecvate.

Tratament substrat 1

Proces sputtering cu bias

Tratament substrat 4

Sisteme de antrenare planetare (Planetary drives)

Sistemele noastre de antrenare planetare sunt proiectate pentru substraturile specifice ale clienților și cerințele proceselor acestora.

Suportul principal al substratului are o axă centrală de rotație. În jurul acestei axe sunt dispuse mai multe „planete” rotative individuale. Poziția specifică a unei planete este întotdeauna diferită în timp ce se rotește pe axa centrală. Acest aranjament planetar îmbunătățește uniformitatea filmului depus.

Sistem de tratament substrat UNIVEX

Detalii sistem planetar

Reglarea înălțimii (distanța sursă-substrat)

Distanța de la sursă la substrat este un factor important pentru diferite aplicații, având un impact esențial asupra proprietăților filmului subțire. Creșterea acestei distanțe influențează unghiul de incidență pe substrat. Un unghi drept între fluxul de material și suprafața substratului optimizează calitatea filmului depus.

În funcție de aplicație, sunt disponibile diverse componente modulare pentru a ajusta acest parametru.

Reglarea înălțimii sursă-substrat UNIVEX

Înclinarea substratului (Substrate tilting)

Înclinarea substratului este utilizată pentru diverse aplicații. Leybold poate furniza suporturi de substrat care pot fi înclinate atât manual, cât și automat.

Sistem de înclinare a substratului UNIVEX

Depunerea sub unghi razant (GLAD)

Prin înclinarea substratului în timpul depunerii, pot fi create structuri și modele (3D) interesante pe acesta. Această tehnică se numește Depunere sub Unghi Razant (GLAD - Glancing Angle Deposition).

Sunt posibile rotația, înclinarea, încălzirea și răcirea substratului. Această tehnică poate fi utilizată, de exemplu, împreună cu un evaporator termic, unul cu fascicul de electroni sau o sursă de sputtering.

Proces de depunere sub unghi razant (GLAD)

Obturatoare gradiente

Cu platforma noastră de imprimare cu obturator gradient, se pot crea mai multe mostre cu grosimi și proprietăți ale materialelor diferite.

Capcană rece

O capcană rece poate fi plasată în camera de proces pentru a condensa gazele pe o suprafață rece corespunzător. Această metodă permite reducerea moleculelor din cameră și scurtează timpul până la atingerea presiunii de proces.

Cameră de transfer (Load lock)

O cameră de ecluzare este o metodă foarte rapidă pentru introducerea substraturilor în sistemele de vid înalt. Fiecare cameră de tip load lock are propriul sistem de pompare și este conectată la camera de proces prin intermediul unei valve de separare (gate valve).

În interiorul camerei de transfer pot fi depozitate și transportate unul sau mai multe substraturi către camera de proces. Camera de proces trebuie ventilată doar pentru adăugarea de material sau pentru curățare. Pentru transportul substraturilor între camerele individuale de vid, se utilizează de obicei brațe robotizate acționate de motor sau unități de transfer liniar.

După finalizarea procesului, brațul de transfer returnează substratul la locul său în camera de transfer. Acesta poate fi scos sau chiar depozitat sub vid, în timp ce un nou substrat se află deja în procesul de acoperire.

Avantajul sistemului load lock este reducerea timpilor de procesare, evitând în același timp contaminarea atmosferică a modulului de proces. O cameră de tip load lock poate fi adăugată oricărui sistem UNIVEX, indiferent de tip sau dimensiune.

Proces load lock cu robot