دستگاه اسپاترینگ و انواع مگنترون اسپاتر کوترها

دستگاه اسپاترینگ یا اسپاتر کوتر چیست؟

پوشش‌دهی به روش اسپاترینگ روشی متداول برای لایه‌نشانی لایه‌های نازک با استفاده از تشکیل پلاسمای تحت خلاء است و کاربردهای فراوانی در ساخت ادوات نانوالکترونیکی و اپتیکی، حسگرها، سلول‌های خورشیدی و آماده‌سازی نمونه برای تصویربرداری توسط میکروسکوپ الکترونی دارد. اسپاترکوتر یونی تحت شرایط کنترل شده، پلاسمایی پایدار ایجاد می‌کند تا پوششی یکنواخت بر روی زیرلایه ایجاد کند.

مگنترون اسپاتر کوترهای تولید شده توسط شرکت پوشش‌های نانوساختار از دستگاه‌های پیشرو در حوزه لایه‌نشانی به روش اسپاترینگ در خلاء پایین و بالا برای تهیه لایه‌های نازک از مواد مختلف به روش‌های اسپاترینگ DC و RF هستند.

فناوری لایه‌نشانی به روش کندوپاشی یونی (اسپاترینگ)

لایه‌نشانی به روش اسپاترینگ یونی برای لایه‌نشانی لایه‌های نازک از مواد مختلف بر روی یک زیرلایه استفاده می‌شود. امروزه، آماده‌سازی نمونه‌ میکروسکوپ‌های الکترونی، مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، با استفاده از روش اسپاترینگ یونی به منظور افزایش رسانش سطح نمونه‌ها بسیار متداول است. استفاده از این روش منجر به تهیه تصاویر با کیفیت بیشتر و عدم آسیب حرارتی به نمونه در حین تصویربرداری می‌شود. همچنین فرآیند اسپاترینگ (کوتاه شده اسپاترینگ یونی) برای لایه‌نشانی لایه‌های نازک پرکاربرد در تحقیقات مربوط به سلول‌های خورشیدی، باتری‌ها، انواع حسگرها و میکرو-نانوالکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فرآیند لایه‌نشانی به روش اسپاترینگ نیاز به تولید پلاسمایی از اتم‌های ماده هدف و لایه‌نشانی آن‌ها بر روی زیرلایه دارد. این فرآیند نیازمند خلاءسازی و کنترل فشار پایه و فشار کار محفظه، جریان گاز، ولتاژ بایاس و دمای زیرلایه، ولتاژ کاتد، جریان پلاسما و زمان لایه‌نشانی است تا لایه‌‌ای با ساختار و ضخامت مطلوب حاصل شود. این متغیرهای متعدد در فرآیندهای لایه‌نشانی با استفاده از دستگاه‌های اسپاتر کوتر اتوماتیک با رابط کاربری مناسب به راحتی قابل برنامه‌ریزی و کنترل هستند.

برای تامین نیاز بازار جهانی در لایه‌نشانی پیشرفته، شرکت پوشش‌های نانوساختار مدل‌های اسپاتر  کوتر متعددی را با امکانات عملیاتی متفاوت عرضه کرده است. فرآیندهای لایه‌نشانی قابل برنامه‌ریزی، رصد لحظه‌به‌لحظه فشار محفظه، دمای کاتد، و ضخامت لایه (توسط حسگرهای کریستال کوارتز) و بسیاری از دیگر ویژگی‌های منحصر به فرد، دستگاه‌های اسپاترینگ این شرکت را از دیگر محصولات موجود در بازار متمایز ساخته است.

مشخصات دستگاه های اسپاترینگ

ویژگی‌های کلیدی سیستم‌های اسپاترینگ شرکت پوشش‌های نانوساختار عبارتند از:

پمپ خلاء توربومولکولار (در مدل‌های خلاء بالا)
انتخاب بین دو محفظه کوچک یا بزرگ
ضخامت‌سنج کریستال کوارتز
ویژگی های سخت افزاری
ترکیب لایه‌نشانی به روش اسپاترینگ، لایه‌نشانی کربن و به روش تبخیر
منبع تغذیه RF با مچینگ باکس قابل تنظیم اتوماتیک
تمیزکننده پلاسما برای از بین بردن مواد ارگانیک روی زیرلایه
اعمال ولتاژ بایاس به زیرلایه (0-300 V) و گرم‌کننده زیرلایه
قابلیت‌های چندکاره و انتخابی
فرآید لایه‌نشانی اتوماتیک
امکان وارد کردن سریع داده‌های لایه‌نشانی و ذخیره آن‌ها
کنترل فرآیند لایه‌نشانی از طریق کامپیوتر توسط اتصال Wi-Fi (در بعضی مدل‌ها)
ذخیره برنامه‌های لایه‌نشانی پرتکرار
شاتر الکترونیک
تزریق گاز در محفظه از طریق MFC ها
انتخاب کاتد اتوماتیک
نگهدارنده نمونه چرخان
Automation

دستگاه های اسپاترینگ پوشش‌های نانو‌ساختار

دستگاه اسپاترینگ با پمپ روتاری DSR1 برای لایه‌نشانی لایه‌های نازک از فلزات نجیب و غیراکسیدشونده در در خلاء پایین، مانند طلا (Au)، نقره (Ag) و پلاتین (Pt) و برای آماده‌سازی نمونه‌ها برای تصویربرداری توسط  SEM مناسب است. این دستگاه در دو اندازه محفظه به قطرهای ۱۷۰ و ۳۰۰ میلیمتر عرضه می‌شود.

لایه‌نشانی در خلاء بالای مواد اکسیدشونده و غیراکسیدشونده با دقت بالا توسط دستگاه اسپاتر کوتر رومیزی DST1 مجهز به پمپ توربومولکولار در دو اندازه محفظه به قطرهای ۱۷۰ و ۳۰۰ میلیمتری امکان‌پذیر است.

دستگاه‌های اسپاترینگ و لایه‌نشان کربن شرکت پوشش‌های نانوساختار، علاوه بر لایه‌نشانی اسپاترینگ، با استفاده از درب محفظه مخصوص لایه‌نشانی کربن، قابلیت لایه‌نشانی نخ/میله کربنی را در خلاء پایین (DSCR) و خلاء بالا (DSCT) دارند.

لایه‌نشانی لایه‌های متوالی از مواد مختلف و لایه‌نشانی اسپاترینگ همزمان چند ماده (co-sputtering)، در دستگاه‌های اسپاترینگ چند کاتده امکان‌پذیر شده است. این دستگاه در دو مدل کاتد مستقیم (DST3-S) و کاتد زاویه‌دار (DST3-A)عرضه می‌شود. همچنین با سفارش درب محفظه دارای نگهدارنده بوته حرارتی، امکان لایه‌نشانی به روش تبخیر فیزیکی نیز در این دستگاه‌ها وجود دارد (DST3-TA و DST3-TS). امکان لایه‌نشانی یکنواخت زیرلایه‌های بزرگ (تا ۸ اینچ) در مدل DST3-S با استفاده از ماسک‌های کاتد طراحی شده توسط شرکت، فراهم شده است.

در مواردی مانند ساخت باتری‌ها، که عدم حضور اکسیژن در محفظه بسیار حائز اهمیت است، اسپاتر کوتر چند کاتده مناسب گلاوباکس با پمپ توربو DST2-TG با اتصالات مخصوص و قابلیت نصب داخل گلاو باکس پیشنهاد می‌شود. این لایه‌نشان خلاء بالا با دارا بودن اتصالات جریان بالا در کف محفظه، امکان لایه‌نشانی‌های متوالی به روش‌های تبخیر فیزیکی و اسپاترینگ، بدون نیاز به شکستن خلاء، را داراست.

2 Thoughts to “دستگاه اسپاترینگ و انواع مگنترون اسپاتر کوترها”

  1. مهران محمدبیگلری

    آیا میتوان از یک زیرلایه منعطف در اسپاترینگ استفاده نمود؟ چه زیرلایه ای پیشنهاد می شود؟

    1. پوشش های نانوساختار

      از آنجا که زیرلایه مورد استفاده در لایه نشانی اسپاترینگ در حین لایه نشانی حرارت می بیند، باید توانایی تحمل دمایی در حدود ۵۰۰ درجه سلسیوس را داشته باشد. یک زیرلایه منعطف رایج مورد استفاده در این روش چسب/نوار کپتون است، که در سیستم های ذخیره انرژی نیز به کار می رود.

Leave a Comment