Beläggningsteknik är, i form av glasyrer, ett av civilisationens äldsta framsteg. Idag är det omöjligt att tänka sig det dagliga livet utan dekorativa skyddsbeläggningar eller hårda beläggningar. Även vid tillverkning av mikroelektroniska komponenter spelar applicering och borttagning av tunna skikt en central roll. Moderna beläggningar appliceras huvudsakligen i vakuumprocesser, antingen med fysisk gasdeponering, även kallad Physical Vapor Deposition (PVD), eller med kemisk gasdeponering, Chemical Vapor Deposition (CVD). För beläggningen krävs att ett lämpligt utgångsmaterial exciteras. Detta kan t.ex. ske termiskt genom uppvärmning, till exempel genom förångning. För många tillämpningar måste dock en elektrisk gasurladdning eller plasma användas för excitation. För att skapa dessa krävs lämplig strömförsörjning. De viktigaste metoderna för plasmabeläggning är plasmakemisk beläggning eller Plasma Chemical Vapor Deposition (PECVD) och magnetron-sputtring. En utmanande variant av den senare är reaktiv sputtring för att skapa dielektriskt isolerande skyddslager. High Power Impulse Sputtering (HiPIMS) öppnar upp för nya användningsmöjligheter.
Plasmabeläggning
Sputtring – särskilt magnetronsputtring – är den kvantitativt sett viktigaste metoden för industriell plasmabeläggning. Sputtringstekniken baseras på fenomenet katodsputtring, ett grundläggande fenomen i elektriskt exciterad plasma: den positiva jonströmmen i plasman träffar katoden och material slås ut från den Vanligtvis används en magnetron som katod, som koncentrerar plasman framför katoden och därmed möjliggör maximal sputtring och högsta beläggningshastigheten på substratet. Eftersom substratet exponeras för en viss energetisk påverkan från jonerna kan man genom magnetronsputtring uppnå mycket täta och finkorniga skikt till skillnad från termisk förångning. För sputtring används som regel ledande targets (materialförrådet på katoden). Metaller och ledande keramik är särskilt lämpliga för detta syfte. Dessa kan sputtras i en ädelgas så att sammansättningen av skiktet motsvarar målet. Vid reaktiv sputtring genereras, genom tillsats av syrgas eller kvävgas, även isolerande skikt av oxider eller nitriter. Dessa har många användningsområden som dielektriska transparenta skyddsskikt. För sputtring av enstaka mål används likströmsgeneratorer, som, beroende av processen, även kan användas i pulsat läge. Dubbel magnetronsputtring används som regel för sputtring av isolerande lager. Med en växelströmsförsörjning drivs två magnetroner växelvis mot varandra så att det inte bildas något isolerande lager på anoden. Speciella generatorer för detta är medelfrekvensgeneratorer eller bipolära generatorer. Vid plasmasputtring tänds ofta .lokala elektriska ljusbågar, även kallad arc, i glödurladdningen. Generatorer för sputtringsprocesser måste vara försett med en lämplig anordning för arc-hantering.
Högeffektspulsad magnetronsputtring, även kallad HiPIMS (High impulse magnetron sputtering) vinner allt större intresse vid tillverkning av hårda beläggningar och slitskyddsbeläggningar, eftersom kraven som ställs på skiktkvaliteten är extra höga. För detta behövs pulsade strömförsörjningar som levererar effekt i mycket korta högenergipulser med en typisk längd på mindre än 100 µs och en upprepningshastighet i 100 Hz-intervallet. HiPIMS-generatorerna måste utöver pulsdrift även uppfylla kraven på alla plasmaströmförsörjningar: Processanpassad exakt kontroll av uteffekten och en snabb arc-hantering.
Chemical Vapor Deposition, även kallad CVD-teknologin, applicerar de tunnaste skikten på material med mycket olika egenskaper. Ett fast beläggningsmaterial produceras termiskt av gasämnen. Beläggningen appliceras på substratet som ett kristallint eller amorft skikt. Vid vanlig termisk beläggning delas processgasen först på den uppvärmda substratytan upp i sina reaktionsprodukter. Vid plasmaförstärkt kemisk ångavsättning (PECVD – Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) sker denna reaktion genom jonisering redan i gasfasen. De avsevärt lägre temperaturerna är en stor fördel med PECVD eftersom det är endast då temperaturkänsliga substratmaterial som plaster kan användas. PECVD är därmed en mångsidig process inom tillverkningen av mikroelektroniska komponenter, platta bildskärmar, solcellsmoduler och optiska komponenter. Metalliska, halvledande eller isolerande lager kan appliceras. Även komplexa skiktsystem är möjliga.
Whitepaper
Vi har sammanställt tematiskt intressanta vitböcker åt dig