Технология на вакуумно пръскане
Описание и възможности за приложение.
Вакуумно пръскане - нанасяне на филми или слоеве върху повърхността на части или продукти при вакуумни условия (1,0-1 • 10-7 Pa).
Вакуумното отлагане се използва в равнинна технология на полупроводникови микросхеми, при производството на тънкослойни хибридни схеми, пиезоелектрични продукти, акустоелектроника и др. (Отлагане на проводими, диелектрични, защитни слоеве, маски и др.), В оптиката (прилагане на антирефлекс, отразяващи и др. покрития), ограничени - при метализиране на повърхността на пластмасови и стъклени изделия, тониране на прозорци на автомобили.
Метали (Al, Au, Cu, Cr, Ni, V, Ti и др.), Сплави (например NiCr, CrNiSi), химични съединения (силициди, оксиди, бориди, карбиди и др.), Сложни стъкла се прилагат от вакуумно пръскане. състав (например I2O3 • B2O3 • SiO2 • Al2O3 • CaO, Ta2O • B2O3 • I2O3 • GeO2), металокерамика.
Вакуумното пръскане се основава на създаването на насочен поток от частици (атоми, молекули или клъстери) от нанесения материал върху повърхността на продуктите и тяхната кондензация.
Процесът включва няколко етапа:
- преход на напръсканото вещество или материал от кондензираната фаза в газовата фаза,
- трансфер на молекули на газовата фаза към повърхността на продукта,
- кондензирайки ги на повърхността,
- зародиш и растеж, образуване на филми.
Според метода за прехвърляне на вещество от кондензирана в газова фаза се разграничават вакуумни изпарения и йонно разпрашаване.
По време на йонно разпрашаване частици от нанесеното вещество се избиват от повърхността на кондензираната фаза, като я бомбардират с йони от нискотемпературна плазма. Варианти на йонно разпрашване са катодно, магнетронно, йонно-плазмено и високочестотно разпрашаване, които се различават помежду си в условията на образуване и локализация в пространството на нискотемпературната плазма.
Ако пръскането се извършва в присъствието на химически реагенти (в газовата фаза), тогава на повърхността на продукта се образуват продукти от тяхното взаимодействие с напръсканото вещество (например оксиди, нитриди). Това пръскане се нарича реактивно.
Прехвърлянето на частици от напръсканото вещество от източника (мястото на прехвърлянето му в газовата фаза) към повърхността на детайла се извършва по праволинейни траектории при вакуум 10-2 Pa и по-долу (вакуумно изпаряване) и чрез дифузия и конвективен трансфер в плазмата при налягания от 1 Pa (катодно разпрашаване) и 10-1-10-2 Pa (разпръскване с магнетрон и йон-плазма). Съдбата на всяка от частиците на пръсканото вещество при сблъсък с повърхността на детайла зависи от неговата енергия, повърхностна температура и химикали. афинитета на филмовите материали и части. Атомите или молекулите, които достигат до повърхността, могат или да се отразят от нея, или да се адсорбират и да я напуснат след известно време (десорбция), или да се адсорбират и да образуват кондензат на повърхността (кондензация).
При висока енергия на частиците, високи повърхностни температури и нисък химичен афинитет частицата се отразява от повърхността. Температурата на повърхността на детайла, над която всички частици се отразяват от нея и филмът не се образува, се нарича критична температура на вакуумното отлагане; неговата стойност зависи от естеството на филма и частичните повърхностни материали и от състоянието на повърхността. При много ниски потоци от изпарени частици, дори ако тези частици се адсорбират на повърхността, но рядко се срещат с други подобни частици, те се десорбират и не могат да образуват ядра, т.е. филмът не расте.