อะไรคือความแตกต่างระหว่างการสปัตเตอร์และการระเหย?

ในขณะที่มีวิธีการสะสมไอทางกายภาพ (PVD) หลายวิธี การสปัตเตอร์ในพลาสมาและการระเหยของลำแสงอิเล็กตรอนเป็นสองวิธีที่พบได้บ่อยที่สุด การทราบความแตกต่างระหว่างการสปัตเตอร์และการระเหยจะช่วยให้คุณตัดสินใจได้ว่าตัวเลือกใดที่เหมาะกับการใช้งาน PVD ของคุณมากกว่ากัน

ในการสปัตเตอริง ไอออนที่มีพลังจะชนกับเป้าหมายเพื่อแยกหรือสปัตเตอร์อะตอมออกจากวัสดุเป้าหมาย อีกทางหนึ่ง การระเหยเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่วัสดุต้นทางเลยอุณหภูมิการกลายเป็นไอ

แม้จะฟังดูตรงไปตรงมา แต่วิธี PVD เหล่านี้ยังมีอะไรอีกมากมาย โพสต์นี้เปรียบเทียบทั้งสองวิธี อธิบายว่าพวกเขาคืออะไรและเน้นข้อดีและข้อเสีย

อธิบายการสปัตเตอร์

การสปัตเตอร์เป็นกระบวนการ PVD ที่ช่วยให้สามารถสร้างฟิล์มบางโดยใช้อะตอมของสปัตเตอร์ ระบบสปัตเตอร์มีหลายประเภท รวมทั้งไอออนบีมและแมกนีตรอนสปัตเตอร์

การสปัตเตอร์ด้วยลำแสงไอออนเกี่ยวข้องกับการเน้นลำแสงอิออน-อิเล็กตรอนไปยังเป้าหมายเพื่อสปัตเตอร์วัสดุลงบนพื้นผิว

กระบวนการเริ่มต้นด้วยการวางพื้นผิวที่ต้องการเคลือบไว้ภายในห้องสุญญากาศที่เต็มไปด้วยอะตอมของก๊าซเฉื่อยที่ไม่ทำปฏิกิริยา

จากนั้นวัสดุต้นทางจะได้รับประจุลบซึ่งแปลงเป็นแคโทดและทำให้อิเล็กตรอนอิสระไหลออกมา จากนั้นอิเล็กตรอนอิสระจะชนกับอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ อะตอมของก๊าซที่มีประจุลบ

เป็นผลให้อิเล็กตรอนของแก๊สถูกขับออกไป เปลี่ยนอะตอมของแก๊สให้เป็นไอออนที่มีประจุบวกและมีพลังงานสูง จากนั้นวัสดุต้นทางจะดึงดูดไอออนเหล่านี้ ซึ่งชนกันด้วยความเร็วสูงจนแยกอนุภาคขนาดอะตอมออก

ในที่สุด อนุภาคที่สปัตเตอร์จะข้ามห้องไปตกลงบนพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์มของไอออนเป้าหมายที่ขับออกมา

เนื่องจากไอออนมีทิศทางและพลังงานเท่ากัน กระบวนการนี้จึงช่วยให้ฟิล์มมีความหนาแน่นและคุณภาพสูง

ในทางกลับกัน แมกนีตรอนสปัตเตอร์เป็นวิธีการเคลือบด้วยพลาสมาโดยที่ไอออนที่มีประจุบวกจากพลาสมาที่กักด้วยสนามแม่เหล็กจะชนกับวัสดุต้นทางที่มีประจุลบ การชนกันจะขับอะตอมออกจากวัสดุและสะสมไว้บนวัสดุพิมพ์

ด้วยกระบวนการที่เกิดขึ้นในสนามแม่เหล็กแบบปิด ทำให้ดักจับอิเล็กตรอนได้ดีขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพ วิธีการดังกล่าวช่วยให้ได้ฟิล์มที่มีคุณภาพดีและมีความสามารถในการปรับขยายได้สูงสุดเมื่อเทียบกับวิธี PVD ใดๆ

อธิบายการระเหยด้วยความร้อน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการสปัตเตอร์และการระเหยคือวิธีการสร้างฟิล์มเคลือบ

คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธี PVD นี้ได้ใน บทความเกี่ยวกับการระเหยด้วยความร้อน โดย ละเอียดของ Korvus Technology

การระเหยด้วยความร้อนอาศัยความร้อนในการระเหยหรือระเหิดวัสดุที่เป็นของแข็ง อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับการสปัตเตอร์ การระเหยด้วยความร้อนยังมีหลายรูปแบบ การระเหยด้วยความร้อนแบบต้านทาน และการระเหยด้วยลำแสงไฟฟ้า

ด้วยการระเหยด้วยความร้อนแบบต้านทาน พลังงานความร้อนจะถูกดึงมาจากแหล่งความร้อนแบบต้านทานและนำไปใช้กับวัสดุต้นทางในสถานะของแข็งในห้องสุญญากาศ ความร้อนจะระเหยวัสดุและสร้างไอความดันสูง ซึ่งควบแน่นบนพื้นผิวและสร้างฟิล์มบางๆ

เนื่องจากสภาพแวดล้อม ห้องสุญญากาศสร้างขึ้น แม้แต่ไอระเหยที่มีความดันต่ำก็สามารถสร้างกลุ่มเมฆไอของอนุภาคที่ระเหยออกมาซึ่งสามารถเกาะติดกับพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ได้

วิธีการระเหยนี้ทำให้ได้สารเคลือบที่หนาขึ้น อนุญาตให้ระเหยอย่างรวดเร็ว และใช้งานได้ดีกับงานอุตสาหกรรมที่ใช้หน้าสัมผัสไฟฟ้า

การระเหยด้วยลำแสง E ใช้ลำแสงอิเล็กตรอน โดยเน้นพลังงานจำนวนมากไปที่วัสดุต้นทางในถ้วยใส่ตัวอย่างที่ระบายความร้อนด้วยน้ำหรือเตาทองแดง

ลำแสงอิเล็กตรอนสร้างอุณหภูมิที่สูงมากซึ่งทำให้วัสดุกลายเป็นไอด้วยอุณหภูมิหลอมเหลวสูง จากนั้นไอนี้จะตกตะกอนบนพื้นผิว เกิดเป็นฟิล์มของวัสดุที่ระเหยออกมา

ข้อดีและข้อเสียของการสปัตเตอร์และการระเหย

ข้อดีของการสปัตเตอร์

ขึ้นอยู่กับประเภทของการสปัตเตอร์ที่คุณเลือก คุณสามารถได้รับประโยชน์หลายประการ ตัวอย่างเช่น ข้อได้เปรียบของข้อเสนอแมกนีตรอนสปัตเตอร์รวมถึง:

• ความสม่ำเสมอซึ่งช่วยให้คุณได้ผลผลิตที่ดีขึ้น
• ระดับสิ่งเจือปนต่ำ
• ความหนาแน่นของฟิล์มที่น่าประทับใจพร้อมความเค้นปานกลางถึงสูง
• อัตราความสามารถในการปรับขนาดสูงสุดพร้อมระบบอัตโนมัติ
• อัตราการสะสมสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีปริมาณงานสูง

อีกทางหนึ่ง ด้วยไอออนบีมสปัตเตอริง คุณสามารถเพลิดเพลินกับสิทธิพิเศษต่างๆ เช่น:

• ความสม่ำเสมอที่ดีเยี่ยม ดีที่สุดของกระบวนการ PVD ทั้งหมด
• ระดับสิ่งเจือปนต่ำสุดของกระบวนการ PVD ใดๆ
• ฟิล์มคุณภาพสูง สูงกว่ากระบวนการ PVD ทั้งหมด
• ทิศทางที่ยอดเยี่ยมและควบคุมได้สูง
• เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ
• การกระจายและการดูดซึมต่ำกว่ากระบวนการ PVD อื่นๆ

ข้อเสียของการสปัตเตอร์

ใช่ การสปัตเตอร์ด้วยลำแสงไอออนจะสร้างฟิล์มที่หนาแน่นที่สุดและมีคุณภาพสูงที่สุด และการสปัตเตอร์ด้วยแมกนีตรอนให้ความสามารถในการปรับขยายได้สูงสุด อย่างไรก็ตาม วิธีการสะสมไอทางกายภาพเหล่านี้มีข้อเสียเล็กน้อย

ตัวอย่างเช่น ข้อเสียที่คุณอาจประสบกับแมกนีตรอนสปัตเตอร์ ได้แก่:

• ทิศทางต่ำ
• ค่าใช้จ่ายสูง
• ความซับซ้อนของระบบสูง
• อัตราการสะสมตัวของไดอิเล็กตริกไม่ดี
• การให้ความร้อนแก่พื้นผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับวัสดุเป้าหมายที่มีพลัง

การสปัตเตอร์ด้วยลำแสงไอออนยังมีข้อเสียบางประการ เช่น:

• ความเครียดสูง
• ความสามารถในการปรับขนาดต่ำซึ่งช่วยลดปริมาณงาน
• อัตราการสะสมต่ำ
• ซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง
• วิธีการสะสมที่ช้าที่สุด

ข้อดีของการระเหย

สำหรับการระเหย ทั้ง e-beam และการระเหยด้วยความร้อนแบบต้านทานมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น การระเหยของ e-beam ให้ประโยชน์เช่น:

• ระดับสิ่งเจือปนต่ำ
• ทิศทางที่ดี
• อัตราการสะสมสูง
• ปริมาณงานสูง
• ความสม่ำเสมอที่ยอดเยี่ยมเมื่อใช้มาสก์และดาวเคราะห์
• ความเข้ากันได้ของแหล่งกำเนิดไอออนช่วย

การเลือกใช้การระเหยด้วยความร้อนแบบต้านทานช่วยให้คุณเพลิดเพลินกับสิ่งต่อไปนี้:

• อัตราการสะสมสูง
• ความเรียบง่าย
• ทิศทางที่ดี
• ความสามารถในการจ่าย
• ความสม่ำเสมอที่ดีเยี่ยม

วิธีนี้เหมาะสำหรับวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ สามารถใช้กับอโลหะและโลหะได้ และเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสทางไฟฟ้า

ข้อเสียของการระเหย

ข้อเสียของการระเหยด้วยความร้อนแบบต้านทานมีดังต่อไปนี้:

• ระดับสิ่งเจือปนสูงสุด
• ความสามารถในการปรับขนาดที่จำกัด
• คุณภาพฟิล์มความหนาแน่นต่ำ
• ความเครียดของฟิล์มปานกลาง
• ความสม่ำเสมอไม่ดีโดยไม่มีมาสก์และดาวเคราะห์

ด้วยการระเหยของ e-beam คุณจะต้องต่อสู้กับ:

• ความซับซ้อนของระบบปานกลาง
• ต้านทานความเครียดปานกลาง
• ความสามารถในการปรับขนาดที่จำกัดด้วยอัตราการสะสมและการใช้ประโยชน์ที่ลดลง
• ค่าใช้จ่ายปานกลาง

สรุป - คุณควรใช้อันไหน?

แม้ว่าการสปัตเตอริงจะทำให้ฟิล์มมีความสม่ำเสมอและมีคุณภาพดีขึ้น แต่ก็มีค่าใช้จ่ายสูงและซับซ้อนกว่า อีกทางหนึ่ง แม้ว่าการระเหยจะเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการปริมาณงานสูงและการผลิตในปริมาณมาก แต่ก็มีความสามารถในการปรับขยายที่จำกัด

เมื่อตัดสินใจว่าจะใช้วิธีใด ให้เลือกตัวเลือกที่ให้ผลผลิต ต้นทุน คุณภาพฟิล์ม และปริมาณงานที่เหมาะสม นอกจากนี้ คุณควรพิจารณาถึงวิธีการใช้งานทางอุตสาหกรรมและความชอบของคุณด้วย

คุณต้องการความช่วยเหลือในการตัดสินใจของคุณหรือไม่? ติดต่อ Korvus Technology

เรายินดีที่จะพูดคุยกับคุณเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างการสปัตเตอร์และการระเหย และวิธีที่ระบบ HEX ของเราสามารถช่วยได้