濺射和蒸發有什麼區別？

雖然存在多種物理氣相沉積 (PVD) 方法，但等離子體濺射和電子束蒸發是最常見的兩種方法。 了解濺射和蒸發之間的區別可以幫助您確定哪個選項更適合您的 PVD ​​應用。

在濺射中，高能離子與靶材碰撞，使原子從靶材上分離或濺射。 或者，蒸發涉及將源材料加熱到超過其蒸發溫度。

儘管這聽起來很簡單，但這些 PVD ​​方法還有更多內容。 這篇文章比較了這兩種方法，解釋了它們是什麼並強調了它們的優缺點。

濺射解釋

濺射是一種 PVD ​​工藝，可以使用濺射原子創建薄膜。 濺射系統有多種類型，包括離子束和磁控管濺射。

離子束濺射涉及將離子電子束聚焦在靶上以將材料濺射到基板上。

該過程首先將需要塗層的表面放置在充滿惰性、非反應性氣體原子的真空室內。

然後源材料接收到負電荷，將其轉化為陰極並導致自由電子從中流出。 然後，自由電子與帶負電的氣體原子周圍的電子發生碰撞。

結果，氣體電子被驅離，將氣體原子轉化為帶正電的高能離子。 然後源材料吸引這些離子，它們以如此高的速度碰撞，以至於它們分離出原子大小的粒子。

濺射的粒子最終穿過腔室，落在基板上，形成噴射靶離子的薄膜。

由於離子具有相同的方向性和能量，因此該過程有助於實現高薄膜密度和質量。

另一方面，磁控濺射是一種基於等離子體的鍍膜方法，其中來自磁約束等離子體的帶正電荷的離子與帶負電荷的源材料發生碰撞。 碰撞從材料中噴射出原子，將它們沉積到基板上。

隨著這個過程發生在一個封閉的磁場中，它可以更好地捕獲電子，從而提高效率。 通過這樣做，該方法有助於產生良好的薄膜質量，並提供任何 PVD ​​方法的最高可擴展性。

熱蒸發解釋

濺射和蒸發之間的主要區別在於它們如何形成塗層膜。

您可以在 Korvus Technology 的詳細熱蒸發文章中閱讀有關此 PVD ​​方法的更多信息。

熱蒸發依靠熱量來蒸發或昇華固體源材料。 然而，與濺射類似，熱蒸發也有多種形式，電阻熱蒸發和電子束蒸發。

通過電阻熱蒸發，熱能從電阻熱源中回收並應用於真空室中的固態源材料。 熱量使材料蒸發並產生高壓蒸汽，高壓蒸汽凝結在基板上並形成薄膜。

由於真空室所處的環境，即使是低壓蒸汽也會產生蒸發顆粒的蒸汽雲，這些顆粒會粘附在基板表面。

這種蒸發方法產生更厚的塗層，允許快速閃蒸，並且非常適合使用電觸點的工業應用。

電子束蒸發使用電子束，將大量能量集中在水冷坩堝或銅爐中的源材料上。

電子束產生極高的溫度，使具有高熔化溫度的材料蒸發。 然後，該蒸汽沉積在基板上，形成蒸發材料的薄膜。

濺射和蒸發的優缺點

濺射的優點

根據您選擇的濺射類型，您可以享受多種好處。 例如，磁控濺射的優勢包括：

• 均勻性，可幫助您獲得更好的產量
• 雜質含量低
• 令人印象深刻的薄膜密度，具有中高應力
• 最高的可擴展性，可實現自動化
• 高沉積率，適用於高產量應用

或者，使用離子束濺射，您可以享受以下好處：

• 極佳的均勻性； 所有 PVD ​​工藝中最好的
• 所有 PVD ​​工藝中雜質含量最低
• 最高質量的薄膜，高於所有 PVD ​​工藝
• 出色且高度可控的方向性
• 低溫應用的理想選擇
• 低於其他 PVD ​​工藝的散射和吸收

濺射的缺點

是的，離子束濺射創造了最緻密、質量最高的薄膜，而磁控濺射提供了最高的可擴展性。 然而，這些物理氣相沉積方法有一些缺點。

例如，您可能會遇到磁控濺射的缺點包括：

• 低方向性
• 成本高
• 系統複雜度高
• 電介質沉積速率低
• 基板加熱，尤其是在處理高能靶材時

離子束濺射也有一些缺點，例如：

• 高壓力
• 可擴展性低，會降低吞吐量
• 沉積率低
• 高度複雜和昂貴
• 最慢沉積法

蒸發的優點

至於蒸發，電子束和電阻熱蒸發都具有明顯的優點和缺點。

例如，電子束蒸發具有以下優勢：

• 雜質含量低
• 方向性好
• 高沉積率
• 高吞吐量
• 使用面罩和行星時具有出色的均勻性
• 離子輔助源兼容性

選擇電阻熱蒸發可讓您享受以下服務：

• 高沉積率
• 簡單
• 方向性好
• 負擔能力
• 出色的均勻性

該方法也適用於低熔點材料，可用於非金屬和金屬，適用於使用電觸點的應用。

蒸發的缺點

電阻熱蒸發的缺點包括：

• 最高雜質水平
• 可擴展性有限
• 低密度薄膜質量
• 中等薄膜應力
• 沒有面具和行星的均勻性差

使用電子束蒸發，您將不得不應對：

• 中等系統複雜度
• 適度的抗壓能力
• 沉積率和利用率降低時可擴展性有限
• 適中的成本

結論——你應該使用哪個？

雖然濺射產生更好的均勻性和薄膜質量，但它更昂貴和復雜。 或者，雖然蒸發非常適合需要高吞吐量和批量生產的情況，但它的可擴展性有限。

在決定使用哪種方法時，請選擇能夠在產量、成本、薄膜質量和吞吐量之間實現適當平衡的選項。 您還應該考慮該方法的工業應用和您的偏好。

您的決定需要幫助嗎？ 聯繫 Korvus Technology。

我們很樂意與您討論濺射和蒸發之間的區別以及我們的 HEX 系統如何提供幫助。