Processi di rivestimento UNIVEX

Processi di deposizione film sottile UNIVEX

Gli UNIVEX sono sistemi di rivestimento multiuso per la produzione di rivestimenti fisici funzionali a deposizione di vapore.

Le proprietà dei film sottili dipendono dalla tecnologia di processo utilizzata per produrli. Parametri di processo diversi influiscono sul comportamento di un film sottile. Nei nostri sistemi UNIVEX è possibile applicare vari metodi di rivestimento e una gamma di trattamenti di substrato. I nostri sistemi di rivestimento Leybold si basano su un design modulare che offre la possibilità di soddisfare le esigenze specifiche dei clienti.

Variazioni di processo del rivestimento UNIVEX

Evaporazione termica

L'evaporazione termica o resistiva è il metodo più consolidato per depositare film sottili. Questa tecnica viene utilizzata in una camera per alto vuoto come il nostro sistema UNIVEX. Un singolo evaporatore termico è costituito da due collegamenti passanti di corrente raffreddati ad acqua collegati da una sorgente come una navicella o un filamento. Il materiale verrà collocato nella sorgente, a causa dell'alimentazione applicata, la temperatura aumenta fino all'evaporazione del materiale.

I nostri pacchetti per evaporazione termica standard sono disponibili in una configurazione singola, doppia o doppia indipendente, adatta per la deposizione singola o la co-deposizione.

È possibile depositare un'ampia gamma di materiali con tecnologia di evaporazione termica come oro, argento, rame, alluminio e molti altri.

Evaporazione a fascio di elettroni

L'evaporazione a fascio di elettroni è un'altra tecnologia di evaporazione ben consolidata utilizzata in un ambiente ad alto vuoto. Il materiale da evaporare si trova all'interno di un crogiolo in rame.

Un fascio di elettroni eccitato viene generato da un filamento di tungsteno e deviato dai campi magnetici in una tasca nel crogiolo. L'energia di questo fascio di elettroni viene applicata al materiale, che viene quindi evaporato o sublimato.

Il cannone a fascio di elettroni può avere diverse configurazioni. Sono disponibili crogioli a tasca singola o multipla con diverse capacità.

Vari alimentatori consentono l'evaporazione di materiali con punti di fusione elevati (ad esempio Mo) o persino l'implementazione di processi con tassi di deposito elevati.

Evaporazione di sostanze organiche

Un evaporatore organico è noto anche come cella Knudsen. Si tratta di un evaporatore ad effusione per l'evaporazione di materiale con bassa pressione parziale che richiede un controllo preciso della temperatura, al fine di depositare film sottili funzionali.

Il materiale viene collocato in un crogiolo che può essere realizzato ad esempio in quarzo o ceramica. Il riscaldamento elettrico viene utilizzato per riscaldare il materiale fino all'evaporazione. Per il controllo della temperatura, l'evaporatore contiene una termocoppia integrata. Questo tipo di sorgente è particolarmente adatto per l'evaporazione di materiali organici.

Sputtering

Lo sputtering magnetron è un modo estremamente utile e produttivo per depositare materiali difficili da evaporare o complessi su vari substrati.

Leybold utilizza un corpo in acciaio inossidabile di alta qualità, magnetron cilindrici o rettangolari nei nostri sistemi di deposizione a sputtering. Si consiglia di utilizzare valvole di controllo della pressione a strozzamento abbinate ai nostri misuratori a membrana in ceramica ad alta precisione per il controllo della pressione di sputtering e processi riproducibili.

Sputtering CC

Lo sputtering a corrente continua (CC) viene spesso utilizzato per materiali metallici o conduttivi, ad esempio al, ti e ITO.

Per tali materiali conduttivi, lo sputtering CC ha un tasso di deposizione relativa più elevato rispetto allo sputtering RF ed è generalmente preferibile.

Sputtering RF

Lo sputtering a radiofrequenza (RF) è particolarmente utile per lo sputtering di materiali non conduttivi o ceramici, come ossidi o solfuri. Può essere utilizzato anche per i materiali conduttivi, ma ha un tasso di deposizione inferiore rispetto ai materiali sottoposti a sputtering CC.

Spesso lo sputtering RF viene utilizzato per il doping poco profondo durante il co-sputtering con un processo basato su CC a un valore più elevato.

Sputtering reattivo

Lo sputtering reattivo comporta l'inizio con un materiale di destinazione elementare e l'aggiunta di un gas per creare un nuovo materiale sul substrato.

Può essere difficile ottenere ossidi, nitrati e solfuri con la purezza appropriata per l'applicazione di interesse. È più conveniente iniziare con un materiale di destinazione metallico e dare luogo alla reazione all'interno della camera.

Sputtering CC a impulsi

Lo sputtering CC a impulsi (PDC) viene utilizzato nei processi di sputtering reattivo in cui vengono creati film isolanti. Può verificarsi un avvelenamento della destinazione metallica da parte del gas reattivo, con conseguente formazione di archi elettrici e perdita di stabilità del plasma.

Lo sputtering CC a impulsi utilizza l'inversione di tensione alternata con impulsi ad alta frequenza per erogare e mantenere una potenza relativa superiore alla destinazione. La pulizia dell'accumulo isolante sulla superficie di destinazione determina tassi di deposizione più elevati e un processo più uniforme.

Gli alimentatori PDC hanno in genere una soppressione dell'arco "attiva" che può aggiungere ulteriori impulsi inversi nel caso in cui vengano rilevati archi.

Sorgente di ioni

La sorgente di ioni è un dispositivo che crea ioni energetici diretti verso un substrato. Le sorgenti di ioni sono disponibili come sorgente senza griglia e a griglia. Sono comunemente utilizzati per deposizione assistita con fascio ioni (IBAD), prepulizia, modifica e attivazione della superficie del substrato.

Deposizione assistita da ioni

In un processo di deposizione, il materiale arriva alla superficie del substrato con un flusso, un potenziale di ionizzazione e una temperatura specifica. Questi fattori hanno un impatto enorme sulla densità, la purezza e la cristallinità del film depositato.

Utilizzando una sorgente di ioni, è possibile applicare energia extra al materiale in fase gassosa e al film sottile tramite ioni energetici.

Ciò influenza le proprietà del film, quali adesione, composizione, sollecitazione interna del film e cristallinità.

Ingresso di gas di processo

Diversi processi di deposizione richiedono un ingresso di gas, che può essere argon, azoto, ossigeno e altri. Per queste applicazioni, offriamo regolatori di flusso di massa e collegamenti passanti adatti.

Misurazione dello spessore del film

Nelle unità UNIVEX possono essere installati vari strumenti di misurazione dello spessore del film. La selezione dipende dalle misurazioni necessarie e dal grado di automazione richiesto. Come standard, vengono utilizzati sistemi al quarzo oscillanti.

Questi possono essere costituiti da una o più teste del sensore con o senza otturatore. La testa del sensore è azionata da un monitor o da un controller (misurazione/controllo della percentuale e dello spessore).

Ulteriori processi di rivestimento UNIVEX

Trattamento del substrato

Per migliorare o modificare le proprietà del film durante il processo di deposizione è possibile applicare vari metodi di trattamento e manipolazione del substrato.

Rotazione del substrato

La rotazione viene utilizzata per migliorare l'uniformità del film sottile lungo la superficie del substrato. Offriamo un'ampia gamma di soluzioni possibili per substrati singoli o multipli, inclusi gli azionamenti planetari.

Le combinazioni tipiche con altre funzioni di manipolazione del substrato sono:

Riscaldamento, raffreddamento
Polarizzazione RF/CC
Regolabilità dell'altezza (da sorgente a substrato)
Inclinazione
Deposizione angolo di incidenza (GLAD)
Otturatori a gradiente

Riscaldamento del substrato

Il riscaldamento del substrato aiuta a preparare la superficie del substrato prima della deposizione e supporta il processo di formazione degli strati depositati. Possono essere offerte soluzioni di riscaldamento fino a 1000 °C.

Raffreddamento del substrato

I substrati o le maschere termosensibili richiedono il raffreddamento durante la deposizione. Offriamo supporti per substrato che possono essere raffreddati ad acqua, raffreddati a LN2 o utilizzati con speciali liquidi di raffreddamento.

Polarizzazione del substrato

La deposizione supportata da polarizzazione RF o CC migliora le proprietà adesive e la stechiometria del film sottile. A tale scopo, sono disponibili supporti per substrato e alimentatori adatti.

Azionamenti planetari

I nostri azionamenti planetari sono progettati per requisiti di processo e substrati specifici dei clienti.

Lo stadio del substrato principale ha un asse di rotazione centrale. Attorno a questo asse sono disposti diversi piani rotanti singoli. La posizione determinata di un pianeta è sempre diversa durante la rotazione sull'asse centrale. Questa disposizione dei planetari migliora l'uniformità del film.

Regolabilità dell'altezza (da sorgente a substrato)

La distanza tra sorgente e substrato è un fattore importante per diverse applicazioni. Ha un impatto essenziale sulle proprietà del film sottile. L'aumento della distanza tra la sorgente e il substrato influenza l'angolo di incidenza sul substrato. Un angolo retto tra il flusso del materiale e la superficie del substrato ottimizza la proprietà di un film sottile.

A seconda dell'applicazione, sono disponibili diversi componenti modulari.

Inclinazione del substrato

L'inclinazione del substrato viene utilizzata per diverse applicazioni. Leybold è in grado di fornire stadi del substrato che possono essere inclinati manualmente e automaticamente.

Deposizione angolo di incidenza

Inclinando il substrato durante la deposizione, è possibile creare strutture/pattern interessanti (3D) sul substrato. Questa tecnica è chiamata Deposizione angolo di incidenza (GLAD, Glancing Angle Deposition).

Sono possibili rotazione, inclinazione, riscaldamento e raffreddamento del substrato. Questa tecnica può essere utilizzata, ad esempio, con un evaporatore termico, un evaporatore a fascio di elettroni o una sorgente di sputtering.

Otturatori a gradiente

Con il nostro stadio dell'otturatore a gradiente, è possibile creare più campioni con spessori e proprietà del materiale diversi.

Trappola fredda

È possibile collocare una trappola fredda nella camera di processo per condensare i gas su una superficie adeguatamente fredda. Questo metodo consente la riduzione delle molecole nella camera e abbrevia il tempo fino al raggiungimento della pressione di processo.

Loadlock

Una camera di loadlock è un metodo molto rapido per l'inserimento di substrati in sistemi per alto vuoto. Ciascuna camera di loadlock ha un proprio sistema di pompe ed è collegata alla camera di processo tramite una valvola a saracinesca.

All'interno della camera di loadlock è possibile conservare uno o più substrati e trasportarli all'interno della camera di processo. La camera di processo deve essere ventilata solo per l'aggiunta di materiale o la pulizia. Per il trasporto dei substrati tra le singole camere per vuoto, vengono comunemente utilizzati bracci robotici azionati a motore o unità di trasmissione a trasferimento lineare.

Al termine del processo, il braccio di trasferimento riporta il substrato in posizione nella camera di loadlock. Può essere rimosso o persino conservato in un ambiente sottovuoto mentre un nuovo substrato è già in un processo di rivestimento.

Il vantaggio del loadlock è la riduzione dei tempi di trattamento, evitando al contempo la contaminazione atmosferica del modulo di processo. È possibile aggiungere una camera di loadlock a qualsiasi sistema UNIVEX indipendentemente dal tipo o dalle dimensioni.