Apa Perbedaan antara Sputtering dan Evaporasi?

Sementara beberapa metode pengendapan uap fisik (PVD) ada, sputtering plasma dan penguapan berkas elektron adalah dua yang paling umum. Mengetahui perbedaan antara sputtering dan evaporasi dapat membantu Anda menentukan opsi mana yang lebih sesuai dengan aplikasi PVD Anda.

Dalam sputtering, ion energik bertabrakan dengan target untuk melepaskan atau melontarkan atom dari bahan target. Atau, penguapan melibatkan pemanasan bahan sumber melewati suhu penguapannya.

Sesederhana mungkin terdengar, ada lebih banyak metode PVD ini. Posting ini membandingkan kedua metode tersebut, menjelaskan apa itu dan menyoroti pro dan kontra mereka.

Sputtering Dijelaskan

Sputtering adalah proses PVD yang memungkinkan pembuatan film tipis menggunakan atom yang tergagap. Sistem sputter datang dalam berbagai jenis, termasuk sinar ion dan sputtering magnetron.

Sputtering berkas ion melibatkan pemfokusan berkas ion-elektron pada target untuk melontarkan material ke substrat.

Prosesnya dimulai dengan menempatkan permukaan yang membutuhkan lapisan di dalam ruang vakum yang diisi dengan atom gas inert dan non-reaktif.

Bahan sumber kemudian menerima muatan negatif, yang mengubahnya menjadi katoda dan menyebabkan elektron bebas mengalir darinya. Elektron bebas kemudian bertabrakan dengan elektron yang mengelilingi atom gas bermuatan negatif.

Akibatnya, elektron gas terdorong keluar, mengubah atom gas menjadi ion berenergi tinggi yang bermuatan positif. Bahan sumber kemudian menarik ion-ion ini, yang bertabrakan dengan kecepatan tinggi sehingga mereka melepaskan partikel berukuran atom.

Partikel yang tergagap akhirnya melintasi ruangan, mendarat di substrat untuk membuat film ion target yang dikeluarkan.

Karena ion memiliki arah dan energi yang sama, proses ini membantu mencapai densitas dan kualitas film yang tinggi.

Di sisi lain, sputtering magnetron adalah metode pelapisan berbasis plasma di mana ion bermuatan positif dari plasma yang dikurung secara magnetis bertabrakan dengan bahan sumber bermuatan negatif. Tabrakan mengeluarkan atom dari material, menyimpannya ke substrat.

Dengan proses yang terjadi dalam medan magnet tertutup, ia menjebak elektron dengan lebih baik, sehingga meningkatkan efisiensi. Dengan demikian, metode ini membantu menghasilkan kualitas film yang bagus dan menawarkan skalabilitas tertinggi dari semua metode PVD.

Evaporasi Termal Dijelaskan

Perbedaan utama antara sputtering dan evaporasi adalah bagaimana mereka membuat lapisan film.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang metode PVD ini di artikel penguapan termal terperinci dari Korvus Technology .

Penguapan termal bergantung pada panas untuk menguapkan atau menyublim bahan sumber padat. Namun, mirip dengan sputtering, thermal evaporation juga datang dalam berbagai bentuk, resistive thermal evaporation, dan e-beam evaporation.

Dengan penguapan termal resistif, energi panas diambil dari sumber panas resistif dan diterapkan pada bahan sumber keadaan padat dalam ruang vakum. Panas menguapkan material dan menciptakan uap bertekanan tinggi, yang mengembun pada substrat dan membentuk lapisan tipis.

Karena lingkungan, ruang vakum menciptakan, bahkan uap bertekanan rendah dapat membuat awan uap dari partikel yang diuapkan yang dapat menempel pada permukaan substrat.

Metode penguapan ini menghasilkan lapisan yang lebih tebal, memungkinkan penguapan flash yang cepat, dan bekerja dengan baik untuk aplikasi industri yang menggunakan kontak listrik.

E-beam evaporation menggunakan berkas elektron, memfokuskan sejumlah besar energi pada bahan sumber dalam wadah berpendingin air atau perapian tembaga.

Berkas elektron menciptakan suhu yang sangat tinggi yang menguapkan bahan dengan suhu leleh yang tinggi. Uap ini kemudian mengendap pada substrat, membentuk lapisan tipis dari bahan yang diuapkan.

Pro dan Kontra Sputtering dan Evaporasi

Kelebihan Sputtering

Bergantung pada jenis sputtering yang Anda pilih, Anda dapat menikmati beberapa keuntungan. Misalnya, keuntungan yang ditawarkan magnetron sputtering meliputi:

• Keseragaman, yang membantu Anda mencapai hasil yang lebih baik
• Tingkat pengotor rendah
• Kepadatan film yang mengesankan, dengan tekanan sedang hingga tinggi
• Tingkat skalabilitas tertinggi, dengan otomatisasi tersedia
• Tingkat deposisi tinggi, ideal untuk aplikasi dengan throughput tinggi

Sebagai alternatif, dengan sputtering sinar ion, Anda dapat menikmati fasilitas seperti:

• keseragaman yang sangat baik; yang terbaik dari semua proses PVD
• Tingkat pengotor terendah dari setiap proses PVD
• Film dengan kualitas terbaik, lebih tinggi dari semua proses PVD
• Pengarahan yang sangat baik dan sangat terkontrol
• Ideal untuk aplikasi suhu rendah
• Penyebaran dan penyerapan lebih rendah daripada proses PVD lainnya

Kontra Sputtering

Ya, sputtering berkas ion menghasilkan film yang paling padat dan berkualitas tinggi, dan sputtering magnetron menawarkan skalabilitas tertinggi. Namun, metode pengendapan uap fisik ini memiliki beberapa kelemahan.

Misalnya, kelemahan yang mungkin Anda alami dengan magnetron sputtering meliputi:

• arah rendah
• Biaya tinggi
• Kompleksitas sistem yang tinggi
• Tingkat pengendapan yang buruk untuk dielektrik
• Pemanasan substrat, terutama saat berhadapan dengan bahan target yang energik

Ion beam sputtering juga memiliki beberapa kelemahan, seperti:

• Stres tinggi
• Skalabilitas rendah, yang mengurangi throughput
• Tingkat deposisi rendah
• Sangat kompleks dan mahal
• Metode pengendapan paling lambat

Pro Penguapan

Untuk evaporasi, baik e-beam maupun resistive thermal evaporation memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda.

Misalnya, penguapan e-beam menawarkan manfaat seperti:

• Tingkat pengotor rendah
• Arah yang baik
• Tingkat deposisi tinggi
• Hasil tinggi
• Keseragaman yang sangat baik saat menggunakan topeng dan planet
• Kompatibilitas sumber bantuan ion

Memilih evaporasi termal resistif memungkinkan Anda untuk menikmati hal berikut:

• Tingkat deposisi tinggi
• Kesederhanaan
• Arah yang baik
• Keterjangkauan
• Keseragaman yang sangat baik

Metode ini juga ideal untuk bahan dengan titik leleh rendah, dapat digunakan dengan nonlogam dan logam, serta cocok untuk aplikasi yang menggunakan kontak listrik.

Kontra Penguapan

Kerugian dari penguapan termal resistif meliputi yang berikut:

• Tingkat pengotor tertinggi
• Skalabilitas terbatas
• Kualitas film dengan kepadatan rendah
• Stres film sedang
• Keseragaman yang buruk tanpa topeng dan planet

Dengan penguapan e-beam, Anda harus bersaing dengan:

• Kompleksitas sistem sedang
• Resistensi stres sedang
• Skalabilitas terbatas pada tingkat deposisi dan pemanfaatan yang berkurang
• Biaya sedang

Kesimpulan – Yang Harus Anda Gunakan?

Sementara sputtering menghasilkan keseragaman dan kualitas film yang lebih baik, itu lebih mahal dan rumit. Alternatifnya, meskipun evaporasi ideal untuk situasi yang membutuhkan throughput dan volume produksi tinggi, evaporasi memiliki skalabilitas yang terbatas.

Saat memutuskan metode mana yang akan digunakan, pilih opsi yang memberikan keseimbangan hasil, biaya, kualitas film, dan hasil yang tepat. Anda juga harus mempertimbangkan aplikasi industri metode ini dan preferensi Anda.

Apakah Anda memerlukan bantuan dengan keputusan Anda? Hubungi Teknologi Korvus.

Dengan senang hati kami akan berbicara dengan Anda tentang perbedaan antara semburan dan penguapan dan bagaimana sistem HEX kami dapat membantu.