Care este diferența dintre pulverizare și evaporare?

În timp ce există mai multe metode de depunere fizică a vaporilor (PVD), pulverizarea cu plasmă și evaporarea cu fascicul de electroni sunt două dintre cele mai comune. Cunoașterea diferenței dintre pulverizare și evaporare vă poate ajuta să determinați care opțiune se potrivește mai bine aplicației dumneavoastră PVD.

În pulverizare, ionii energetici se ciocnesc cu o țintă pentru a desprinde sau pulveriza atomii din materialul țintă. Alternativ, evaporarea implică încălzirea materialului sursă peste temperatura de vaporizare.

Oricât de simplu ar suna, există mult mai multe în aceste metode PVD. Această postare compară cele două metode, explicând ce sunt acestea și evidențiind avantajele și dezavantajele lor.

Sputtering explicat

Pulverizarea este un proces PVD care permite crearea de pelicule subțiri folosind atomi pulverizați. Sistemele de pulverizare sunt de diferite tipuri, inclusiv pulverizarea cu fascicul de ioni și magnetron.

Pulverizarea cu fascicul de ioni implică focalizarea unui fascicul de ioni-electroni pe o țintă pentru a pulveriza material pe un substrat.

Procesul începe prin plasarea suprafeței care are nevoie de acoperire în interiorul unei camere de vid umplute cu atomi de gaz inerți, nereactivi.

Materialul sursă primește apoi o sarcină negativă, care o transformă într-un catod și face ca electronii liberi să curgă din el. Electronii liberi se ciocnesc apoi cu electronii care înconjoară atomii de gaz încărcați negativ.

Ca rezultat, electronii gazului sunt alungați, transformând atomii de gaz în ioni de înaltă energie încărcați pozitiv. Materialul sursă atrage apoi acești ioni, care se ciocnesc cu o viteză atât de mare încât desprind particule de dimensiunea atomică.

Particulele pulverizate traversează în cele din urmă camera, aterizează pe substrat pentru a crea o peliculă de ioni țintă ejectați.

Deoarece ionii posedă direcționalitate și energie egale, acest proces ajută la obținerea densității și calității înalte a filmului.

Pe de altă parte, pulverizarea cu magnetron este o metodă de acoperire pe bază de plasmă în care ionii încărcați pozitiv din plasmă limitată magnetic se ciocnesc cu materialele sursă încărcate negativ. Ciocnirea ejectează atomi din material, depunându-i pe un substrat.

Procesul care are loc într-un câmp magnetic închis, captează mai bine electronii, crescând eficiența. Procedând astfel, metoda ajută la producerea de calitate bună a filmului și oferă cea mai mare scalabilitate dintre orice metodă PVD.

Evaporarea termică explicată

Principala diferență dintre pulverizare și evaporare constă în modul în care creează peliculele de acoperire.

Puteți citi mai multe despre această metodă PVD în articolul detaliat despre evaporare termică al Korvus Technology .

Evaporarea termică se bazează pe căldură pentru a evapora sau sublima un material sursă solid. Cu toate acestea, asemănător pulverizării, evaporarea termică are, de asemenea, numeroase forme, evaporare termică rezistivă și evaporare cu fascicul electronic.

Cu evaporarea termică rezistivă, energia termică este preluată dintr-o sursă de căldură rezistivă și aplicată materialului sursă în stare solidă într-o cameră de vid. Căldura evaporă materialul și creează vapori de înaltă presiune, care se condensează pe un substrat și formează o peliculă subțire.

Datorită mediului, camera de vid creează, chiar și vaporii de joasă presiune pot crea un nor de vapori de particule evaporate care se pot lipi de suprafața substratului.

Această metodă de evaporare produce acoperiri mai groase, permite o evaporare rapidă și funcționează bine pentru aplicații industriale care folosesc contacte electrice.

Evaporarea E-beam folosește un fascicul de electroni, concentrând o cantitate mare de energie pe materialul sursă într-un creuzet răcit cu apă sau vatră de cupru.

Fasciculul de electroni creează temperaturi extrem de ridicate care vaporizează materialele cu temperaturi ridicate de topire. Acești vapori se depun apoi pe un substrat, formând o peliculă din materialul evaporat.

Avantaje și dezavantaje ale pulverizării și evaporării

Avantajele pulverizării

În funcție de tipul de pulverizare pentru care optezi, te poți bucura de mai multe beneficii. De exemplu, avantajele oferite de pulverizarea cu magnetron includ:

• Uniformitate, care vă ajută să obțineți un randament mai bun
• Niveluri scăzute de impurități
• Densitate impresionantă a filmului, cu stres moderat până la mare
• Cele mai mari rate de scalabilitate, cu automatizare disponibilă
• Rată mare de depunere, ideală pentru aplicații cu debit mare

Alternativ, cu pulverizarea cu fascicul ionic, vă puteți bucura de avantaje precum:

• O uniformitate excelentă; cel mai bun dintre toate procesele PVD
• Cele mai scăzute niveluri de impurități din orice proces PVD
• Film de cea mai înaltă calitate, mai mare decât toate procesele PVD
• Direcționalitate excelentă și foarte controlată
• Ideal pentru aplicații la temperaturi scăzute
• Difuzare și absorbție mai mici decât alte procese PVD

Contra pulverizării

Da, pulverizarea cu fascicul ionic creează cele mai dense filme de înaltă calitate, iar pulverizarea cu magnetron oferă cea mai mare scalabilitate. Cu toate acestea, aceste metode fizice de depunere de vapori au câteva dezavantaje.

De exemplu, dezavantajele pe care le puteți întâmpina cu pulverizarea cu magnetron includ:

• Direcționalitate scăzută
• Costuri mari
• Complexitate ridicată a sistemului
• Rate slabe de depunere pentru dielectrici
• Încălzirea substratului, în special atunci când aveți de-a face cu un material țintă energetic

Pulverizarea cu fascicul de ioni are, de asemenea, câteva dezavantaje, cum ar fi:

• Stres ridicat
• Scalabilitate scăzută, ceea ce reduce debitul
• Rate scăzute de depunere
• Foarte complex și costisitor
• Metoda cea mai lentă de depunere

Avantajele evaporării

În ceea ce privește evaporarea, atât e-beam cât și evaporarea termică rezistivă au avantaje și dezavantaje distincte.

De exemplu, evaporarea e-beam oferă beneficii precum:

• Niveluri scăzute de impurități
• Direcționalitate bună
• Rate mari de depunere
• Debit ridicat
• O uniformitate excelentă la utilizarea măștilor și planetare
• Compatibilitate sursă de asistență cu ioni

Optarea pentru evaporarea termică rezistivă vă permite să vă bucurați de următoarele:

• Rate mari de depunere
• Simplitate
• Direcționalitate bună
• Accesibilitate
• O uniformitate excelentă

Metoda este, de asemenea, ideală pentru materiale cu puncte de topire scăzute, poate fi utilizată cu nemetale și metale și este potrivită pentru aplicații care folosesc contacte electrice.

Contra evaporării

Dezavantajele evaporării termice rezistive includ următoarele:

• Cele mai ridicate niveluri de impurități
• Scalabilitate limitată
• Calitate film de joasă densitate
• Stres moderat de film
• Uniformitate slabă fără măști și planetare

Cu evaporarea fasciculului electronic, va trebui să vă confruntați cu:

• Complexitate moderată a sistemului
• Rezistență moderată la stres
• Scalabilitate limitată la rate reduse de depunere și utilizare
• Costuri moderate

Concluzie – pe care ar trebui să utilizați?

În timp ce pulverizarea produce o uniformitate și o calitate mai bună a filmului, este mai costisitoare și mai complexă. Alternativ, deși evaporarea este ideală pentru situațiile care necesită producție mare și volum mare, are o scalabilitate limitată.

Când decideți ce metodă să utilizați, alegeți opțiunea care oferă echilibrul potrivit între randament, cost, calitate a filmului și debit. De asemenea, ar trebui să luați în considerare aplicația industrială a metodei și preferințele dvs.

Ai nevoie de ajutor cu decizia ta? Luați legătura cu tehnologia Korvus.

Am fi bucuroși să vorbim cu dumneavoastră despre diferența dintre pulverizare și evaporare și despre modul în care sistemul nostru HEX poate ajuta.