การเคลือบ PVD (การสะสมไอทางกายภาพ) เป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างฟิล์มบางและเคลือบผิว โดยวิธีการทั่วไป ได้แก่ การระเหยด้วยความร้อนและการสปัตเตอร์ ซึ่งเป็นกระบวนการ PVD ที่สำคัญสองกระบวนการ ต่อไปนี้คือรายละเอียดของแต่ละกระบวนการ:
1. การระเหยด้วยความร้อน
- หลักการ:วัสดุจะถูกทำให้ร้อนในห้องสูญญากาศจนกระทั่งระเหยหรือระเหิด จากนั้นวัสดุที่ระเหยจะควบแน่นบนวัสดุพื้นฐานจนกลายเป็นฟิล์มบางๆ
- กระบวนการ:
- วัสดุต้นกำเนิด (โลหะ เซรามิก ฯลฯ) จะถูกให้ความร้อน โดยปกติจะใช้ความร้อนแบบต้านทาน ลำแสงอิเล็กตรอน หรือเลเซอร์
- เมื่อวัสดุถึงจุดระเหยแล้ว อะตอมหรือโมเลกุลจะออกจากแหล่งกำเนิดและเดินทางผ่านสุญญากาศไปยังพื้นผิว
- อะตอมที่ระเหยจะควบแน่นบนพื้นผิวของสารตั้งต้น ทำให้เกิดเป็นชั้นบางๆ
- การใช้งาน:
- นิยมใช้ในการสะสมโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ และฉนวน
- การใช้งานรวมถึงการเคลือบออปติคอล การตกแต่ง และไมโครอิเล็กทรอนิกส์
- ข้อดี:
- อัตราการสะสมสูง
- เรียบง่ายและประหยัดต้นทุนสำหรับวัสดุบางประเภท
- สามารถผลิตฟิล์มที่มีความบริสุทธิ์สูงได้
- ข้อเสีย :
- จำกัดเฉพาะวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวต่ำหรือแรงดันไอสูง
- การครอบคลุมขั้นตอนที่ไม่ดีบนพื้นผิวที่ซับซ้อน
- ควบคุมการจัดองค์ประกอบของฟิล์มสำหรับโลหะผสมได้น้อยลง
2. การสปัตเตอร์
- หลักการ: ไอออนจากพลาสมาจะถูกเร่งความเร็วไปยังวัสดุเป้าหมาย ส่งผลให้อะตอมถูกดีดออก (สปัตเตอร์) ออกจากเป้าหมาย จากนั้นอะตอมเหล่านี้จะเกาะอยู่บนพื้นผิว
- กระบวนการ:
- วางวัสดุเป้าหมาย (โลหะ โลหะผสม ฯลฯ) ไว้ในห้อง และใส่ก๊าซ (โดยทั่วไปคือ อาร์กอน) เข้าไป
- ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อสร้างพลาสมาซึ่งทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออน
- ไอออนที่มีประจุบวกจากพลาสมาจะถูกเร่งความเร็วไปยังเป้าหมายที่มีประจุลบ ทำให้อะตอมหลุดออกจากพื้นผิว
- อะตอมเหล่านี้จะสะสมตัวลงบนพื้นผิวจนกลายเป็นฟิล์มบางๆ
- การใช้งาน:
- ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การเคลือบกระจก และการสร้างสารเคลือบที่ทนทานต่อการสึกหรอ
- เหมาะสำหรับการสร้างฟิล์มบางโลหะผสม เซรามิก หรือซับซ้อน
- ข้อดี:
- สามารถฝากวัสดุได้หลากหลายชนิด ทั้งโลหะ โลหะผสม และออกไซด์
- ฟิล์มมีความสม่ำเสมอและการครอบคลุมเป็นขั้นเป็นตอนที่ยอดเยี่ยม แม้ในรูปทรงที่ซับซ้อน
- การควบคุมที่แม่นยำเหนือความหนาและองค์ประกอบของฟิล์ม
- ข้อเสีย :
- อัตราการสะสมที่ช้ากว่าเมื่อเทียบกับการระเหยด้วยความร้อน
- มีราคาแพงกว่าเนื่องจากความซับซ้อนของอุปกรณ์และต้องใช้พลังงานมากขึ้น
ความแตกต่างที่สำคัญ:
- แหล่งที่มาของการฝาก:
- การระเหยด้วยความร้อนใช้ความร้อนเพื่อระเหยวัสดุ ในขณะที่การสปัตเตอร์ใช้การโจมตีด้วยไอออนเพื่อผลักอะตอมออกไปทางกายภาพ
- พลังงานที่ต้องการ:
- โดยทั่วไปการระเหยด้วยความร้อนจะต้องใช้พลังงานน้อยกว่าการสปัตเตอร์ เนื่องจากอาศัยความร้อนมากกว่าการสร้างพลาสมา
- วัสดุ:
- การสปัตเตอร์สามารถใช้เพื่อเคลือบวัสดุได้หลากหลายมากขึ้น รวมถึงวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูง ซึ่งระเหยได้ยาก
- คุณภาพฟิล์ม:
- โดยทั่วไปการสปัตเตอร์จะช่วยให้ควบคุมความหนา ความสม่ำเสมอ และองค์ประกอบของฟิล์มได้ดีกว่า
เวลาโพสต์: 27-9-2024