Sputter beschichtung maschine

Arten von Sputterbeschichtungsmaschinen

Eine Beschichtungsmaschine ist ein Gerät, mit dem eine dünne Schicht von Materialien auf einem Substrat abgeschieden wird. Eine Sputterbeschichtungsmaschine ist eine der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) Methoden, die dünne Filme aus Metallen, Legierungen, Keramiken, etc. auf verschiedenen Zielmaterialien, einschließlich Glas, Quarz, Silizium und Saphir, erzeugt. Es gibt verschiedene Arten von Sputterbeschichtungsmaschinen, von Gleichstrom-Magnetron-Sputterbeschichtungsmaschinen bis hin zu HF- und HIPIMS-Beschichtungsmaschinen.

• Gleichstrom-Magnetron-Sputterbeschichter: Dieses Gerät fördert die Gleichstrom-Magnetron-Sputtermethode, die effizienter ist als frühere Strategien. Das Gleichstrom-Magnetron-Target wird elektrisch begrenzt, wodurch ein Magnetfeld dahinter induziert wird. Das Magnetfeld fängt Elektronen ein, bombardiert das Targetmaterial und verbessert die Leistung des Ionisierungsprozesses des Materials. Diese Methode ermöglicht die Verwendung eines größeren Targetbereichs für die Abscheidung von Beschichtungen als frühere Ansätze, wodurch die Effizienz und Produktivität gesteigert werden.
• Hochfrequenz-Sputterbeschichtungsmaschine: Der HF-Sputterbeschichter arbeitet ähnlich wie Gleichstrom-Magnetron-Sputterbeschichter, verwendet aber Hochfrequenzleistung, um das Targetmaterial zu erhitzen. Dieses Gerät kann verwendet werden, um dielektrische, metallische oder Verbundmaterialien abzuscheiden.
• Pulslaserabscheidungs-Sputterbeschichtungsmaschine: Die PLD-Sputterbeschichtungsmaschine bildet Filme durch Abtragen des Targetmaterials mit Hilfe von Laserplasma. Das Targetmaterial wird in einem Plasmastrahl verdampft, der sich zum Substrat bewegt, um dünne Filme zu bilden.
• Hochfrequenz-Sputterbeschichtungsmaschine: Die HF-Sputterbeschichtungsmaschine verwendet hochfrequente elektrische Ströme, um die Entladung in der Vakuumkammer aufrechtzuerhalten. Sie bietet eine hervorragende Beschichtungsqualität und -gleichmäßigkeit auf komplex geformten Substraten.
• Ionenflüssigkeitsstrahl-Target-Sputterbeschichtungsmaschine: Die ILJTSCS bietet eine neue Chance, schädliche Metallelemente zu gewinnen, indem sie diese aus der Ionenflüssigkeitsquelle nukleieren. Ein elektrisches Feld wird verwendet, um die Flüssigkeit zu zerstäuben, wodurch Tröpfchen gebildet werden, die auf das Substrat beschleunigt werden, um das Targetmaterial abzuscheiden.

Spezifikationen und Wartung von Sputterbeschichtungsmaschinen

Die Spezifikationen der Sputterbeschichtungseinheit variieren von Maschine zu Maschine, aber einige wichtige sind wie folgt.

• Vakuumkammergröße: Die Größe der Vakuumkammer der Beschichtungsmaschine ist wichtig, da sie die Fähigkeit der Maschine beeinflusst, einen Vakuumdruck zu erzeugen. Idealerweise sollte die Vakuumkammer groß genug sein, um das Substrat, das Targetmaterial und die Sputterkanone aufzunehmen. Die Sputterbeschichtungsmaschine kann ein Vakuum von bis zu 10^-6 Torr erzeugen.
• Temperaturregelung: Einige Beschichtungsmaschinen verfügen über eine Temperaturregelungsfunktion, die es Benutzern ermöglicht, die Temperatur des Substrats vor und während des Sputterprozesses zu ermitteln. Die Temperaturregelungsfunktion ist wichtig, da sie die physikalischen und chemischen Eigenschaften des dünnen Films beeinflussen kann, der während des Beschichtungsprozesses erzeugt wird. Die Temperatur kann je nach Art des als Target verwendeten Metalls und der Maschine variieren, liegt aber zwischen -170° und 600°.
• Filamentstrom: Dies ist die elektrische Strommenge, die die Maschine für den Sputterprozess verwendet, und liegt in der Regel zwischen 3 und 5 Ampere (A). Das Filament der Maschine erhitzt die Kathode und emittiert Elektronen, die das Sputtergas ionisieren, das während des Vakuumprozesses verwendet wird.
• Sputterleistung: Dies ist die Leistung, die auf das Targetbeschichtungsmaterial angewendet wird, und liegt in der Regel zwischen 100 und 300 Watt. Die Spannung kann Gleichstrom, Hochfrequenz oder gepulster Gleichstrom sein, und die Leistung, die auf das Targetmaterial angewendet wird, beeinflusst die Abscheidungsrate des Materials auf dem Substrat.
• Sputtergas: Dies bezieht sich auf die Art des Gases, das für den Sputterprozess verwendet wird. Argon-Gas wird üblicherweise verwendet, aber Xenon, Neon oder Krypton können je nach Beschichtungsmaterial und den gewünschten Filmeigenschaften verwendet werden.
• Filmdicke: Dies bezieht sich auf die Dicke des Beschichtungsfilms, der von der Beschichtungsmaschine erzeugt wird, und kann zwischen 1 nm und mehreren Mikrometern variieren. Die Dicke des Films hängt von der Abscheidungsrate, der Sputterzeit und den Parametern der verwendeten Maschine ab.
• Kühlsystem: Viele Beschichtungsmaschinen verfügen jetzt über ein Kühlsystem, das die Temperatur des Targetmaterials oder des Substrats während des Sputterprozesses reguliert. Einige Kühlsysteme sind thermoelektrische Kühler oder zirkulierende kryogene Flüssigkeiten. Das Kühlsystem ist unerlässlich, um eine gleichmäßige Dünnfilmabscheidung auf dem Substrat zu gewährleisten.

Es ist sehr wichtig, die Sputterbeschichtungsmaschine zu warten, damit sie gut funktioniert und lange hält. Hier sind einige allgemeine Wartungstipps, die Benutzer befolgen können, um ihre Lebensdauer zu verlängern und einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten:

• Regelmäßige Reinigung: Es ist wichtig, die Beschichtungsmaschine regelmäßig zu reinigen und alle Ablagerungen, Staub oder Verunreinigungen zu entfernen, die sich während des Prozesses auf das Sputter-Target oder das Substrat abgelagert haben könnten. Wischen Sie die Maschine mit einem fusselfreien, sauberen Tuch ab, um Kratzer oder Beschädigungen zu vermeiden.
• Vakuumkammerwartung: Es ist wichtig, die Vakuumkammer und ihre Komponenten auf Anzeichen von Beschädigung, Verunreinigung oder Leckagen zu überprüfen. Dies ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass das Vakuumniveau erhalten bleibt und die Sputterqualität nicht beeinträchtigt wird. Ersetzen oder reinigen Sie die Kammerteile nach Bedarf.
• Filament- und Elektrodenwartung: Überprüfen Sie die Sputterelektroden und Filamente und achten Sie auf Anzeichen von Verschleiß oder Beschädigung, die den Abscheidungsprozess beeinträchtigen könnten. Reinigen oder ersetzen Sie die Sputterelektrode und das Filament bei Bedarf.
• Wartung des Gasversorgungssystems: Das Gasversorgungssystem liefert die reaktiven und Sputtergase, die das Beschichtungsmaterial ionisieren. Überprüfen Sie die Gaszuleitungsleitungen auf Lecks oder Verstopfungen und stellen Sie sicher, dass die Gasdurchflusregler ordnungsgemäß funktionieren. Überwachen Sie außerdem die Gasreinheit und wechseln Sie die Gasflaschen bei Bedarf aus.
• Wartung des Targetmaterials: Die Beschichtungsqualität des gesamten Sputterprozesses hängt vom verwendeten Targetmaterial ab. Überprüfen Sie das beschichtete Material und reinigen Sie es oder ersetzen Sie es, wenn es zu einer ungleichmäßigen Abscheidung oder Verunreinigung kommt.

Anwendungsszenarien von Sputterbeschichtungsmaschinen

• Astronomie, Optik und andere Industrien

  Astro-Wissenschaftsobservatorien oder andere wissenschaftliche Forschungsstätten müssen eine hochwertige physikalische Gasphasenabscheidungs-Sputterbeschichtungsmaschine verwenden, um die optische Leistung von Teleskopen, Linsen, Spiegeln usw. zu verbessern. Im astronomischen Bereich spielen Teleskope eine sehr wichtige Rolle. Der Kauf und die Auswahl von Teleskopen sind natürlich untrennbar mit professioneller Observatoriumsforschung verbunden. Der Spiegel des Teleskops muss mit einer guten Sputterbeschichtungsmaschine ausgestattet sein. Um das Lichtreflexionsvermögen des Teleskops zu verbessern, kann es dann mehr schwache Himmelskörper erfassen, was eine höhere Auflösung und ein klareres Bild liefern kann. Dies wird Forschern helfen, bessere und genauere Daten zu erhalten. In diesem Szenario wird eine volldigitale, computergesteuerte Magnetron-HF-Sputterbeschichtungsmaschine benötigt.

• Solarzellenproduktion

  Die Solarzellen-Schicht wird durch Aufbringen auf ein Substrat durch eine Sputterbeschichtungsmaschine gebildet. Magnetron-Sputtermaschinen wie HF-Magnetron-Sputterbeschichtungsmaschinen und Gleichstrom-Magnetron-Sputtermaschinen können angewendet werden. Die Anode und Kathode der Solarzelle müssen durch die Beschichtungsmaschine mit einer transparenten leitfähigen Oxidschicht aus Material beschichtet werden, z. B. ITO oder AZO. Zusätzlich besteht eine Rückelektrode üblicherweise aus einem Metall wie Silber oder Aluminium. Diese Metallschichten können ebenfalls durch eine Sputterbeschichtungsmaschine auf das Substrat aufgebracht werden. Bei der Solarzellenproduktion können durch eine Sputterbeschichtungsmaschine großflächige, gleichmäßige Beschichtungen des Targetmaterials auf das Substrat abgeschieden werden.

• Optische Ausrüstung

  Optische Geräte wie Mikroskope, Ferngläser oder Kameras müssen oft die Interferenz von Antireflexbeschichtungen und das Lichtverhalten durch die Manipulation der optischen Dünnfilme auf den Linsen steuern. Diese Beschichtungen werden mit einer Sputterbeschichtungsmaschine hergestellt. Die optischen Elemente optischer Geräte, wie z. B. Linsen und Spiegel, müssen mit einer AR (Antireflex)-Beschichtung oder einer optischen Verstärkungsbeschichtung versehen werden, um Reflexionen zu reduzieren und die Lichttransmission zu erhöhen, wodurch die Effizienz und Genauigkeit des Geräts verbessert werden. In Kombination mit dem Ionenquellen-Teil kann die optische Leistung optischer Geräte durch die Beschichtungsmaschine verbessert werden.

• Glas- und Displayindustrie

  In der Glas-Display-Industrie wird eine Glasbeschichtungsmaschine verwendet, um leitfähige Filme oder Schutzschichten auf Glassubstraten zu beschichten. Zum Beispiel wird auf einem Flachbildfernseher, Smartphone-Touchscreen oder fortschrittlichem optischen Glas oft ein transparenter leitfähiger ITO-Film benötigt, um eine bessere Transparenz und elektrische Leitfähigkeit zu erzielen. Eine digitale Magnetron-Sputterbeschichtungsmaschine wird die ITO-Filmanforderung erfüllen. Der Zweck der Verwendung von ITO-Filmen auf optischem Glas kann für Antireflexbeschichtungen (AR), Antibeschlagbeschichtungen und elektromagnetische Abschirmbeschichtungen sein. AMOLED- und OLED-Displays werden mit Hilfe von Sputterbeschichtungsmaschinen hergestellt, die eine präzise Strukturierung und Abscheidung von organischen lichtemittierenden Materialien erfordern.

• Halbleiter und Mikroelektronik

  In der Halbleiter- und Mikroelektronikindustrie wird eine Magnetron-Sputterbeschichtungsmaschine verwendet, um Metallfilme und dielektrische Filme für Halbleiterbauelemente wie Transistoren, Kondensatoren und integrierte Schaltungs (IC) Komponenten abzuscheiden. Die volldigitale Computersteuerung liefert hervorragende wiederholbare und reproduzierbare Ergebnisse für eine gute Gleichmäßigkeit und hohe Ausbeuten. Darüber hinaus sind Sputtermaschinen bei der Herstellung von Halbleitern entscheidend für den Erfolg der Herstellung integrierter Schaltungen. Sie sind für die Verbindungsschichten verantwortlich, die feine Metallleitungen sind, die die elektrischen Verbindungen bilden und verschiedene Schaltungselemente miteinander verbinden.

So wählen Sie Sputterbeschichtungsmaschinen aus

• Anforderungen verstehen:

  Erkennen Sie die einzigartigen Anforderungen der beabsichtigten Anwendung. Wenn verschiedene Substrate und Materialien beschichtet werden müssen oder wenn der Beschichtungsprozess auch die Oberflächenreinigung umfassen soll, könnte ein multifunktionales CVD/PECVD/Sputter-System die beste Wahl sein, da es verschiedene Techniken in einem einzigen System kombiniert.

• Betrachten Sie die Beschichtungsqualität:

  Für einige Anwendungen ist die Qualität der Beschichtung von größter Bedeutung. Wenn eine präzise Dickenkontrolle, Gleichmäßigkeit oder die Fähigkeit, hochreine Materialien abzuscheiden, unerlässlich ist, sollten Sie eine Hochleistungs-Magnetron-Sputterbeschichtungsmaschine in Betracht ziehen. Diese Maschinen können über erweiterte Funktionen wie eine geschlossene Feldmagnetron-Geometrie verfügen, um die Abscheidungsraten zu erhöhen und die Filmqualität zu verbessern.

• Berücksichtigen Sie den Produktionsmaßstab:

  Denken Sie an den gewünschten Produktionsmaßstab. Wenn eine große Anzahl von Substraten beschichtet werden muss, könnte eine Hochdurchsatz-Industrie-Sputterbeschichtungsmaschine oder eine Magnetron-Sputterbeschichtungsmaschine mit integrierter Automatisierung eine geeignete Wahl sein. Für die Kleinserienproduktion oder Forschungszwecke kann eine Chargen-Sputtermaschine hingegen besser geeignet sein.

• Leistung und Kosten ausbalancieren:

  Es ist wichtig, ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten zu finden, das auf die spezifischen Bedürfnisse abgestimmt ist. Berücksichtigen Sie die wichtigen Funktionen und Spezifikationen für die beabsichtigte Anwendung und behalten Sie gleichzeitig das Budget im Auge. Es stehen verschiedene Arten von Sputterbeschichtungsmaschinen zur Verfügung, von günstigeren Optionen bis hin zu High-End-Modellen mit erweiterten Funktionen. Konzentrieren Sie sich auf die wichtigen Funktionen und berücksichtigen Sie gleichzeitig die Investition, um eine fundierte Entscheidung zu treffen.

FAQ

F1: Mit welchen Materialien kann eine Magnetron-Sputterbeschichtungsmaschine arbeiten?

A1: Magnetron-Sputtermaschinen können mit einer Vielzahl von Materialien arbeiten, darunter Metalle, Legierungen, Keramiken, Nitride, Oxide und andere Verbindungen. Das im Prozess verwendete Targetmaterial bestimmt das Beschichtungsmaterial.

F2: Was sind die jüngsten Entwicklungen in der Sputtertechnologie?

A2: Einige jüngste Entwicklungen in der Sputtertechnologie umfassen die verbesserte Nutzungseffizienz von Targets, wie z. B. rotierende und spiralförmige Targetkonfigurationen, sowie die Einführung der geschlossenen Feld-unbalancierten Magnetron-Sputterung, die Materialabfälle durch Recycling ungenutzter gesputterter Partikel reduziert.

F3: Kann eine Sputterbeschichtungsmaschine mehrschichtige Beschichtungen erzeugen?

A3: Ja, Magnetron-Sputtermaschinen können mehrschichtige Beschichtungen sowie nanostrukturierte Beschichtungen erzeugen, indem Schichten aus verschiedenen Materialien abwechselnd verwendet werden. Dies kann verschiedene Eigenschaften wie Festigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit und mehr verbessern.