172 нм и поља примене технологије јонске превлаке
1.1 Поља примене технологије јонске превлаке
Технологија јонске пластике је уско повезана са развојем људског друштва и свакодневним животом. Танкослојни производи припремљени технологијом побољшане плазмом- широко се користе у уређајима за приказ информација као што су телевизори, рачунари и мобилни телефони, као и у полупроводничким уређајима, оптоелектронским уређајима, оптичким уређајима, коришћењу енергије, површинском очвршћавању материјала, отпорности на хабање, отпорности на корозију, отпорности на оксидацију и многим другим пољима. Са модернизацијом националне одбране, развојем-производње високе технологије и побољшањем животног стандарда људи, постављају се виши захтеви за перформансе танкослојних производа. Нарочито у будућој ери рачунарства у облаку, интелигентне економије и интернета, многи уређаји се развијају ка минијатуризацији, интеграцији и интелигенцији, што ће наметнути још веће захтеве за технологију припреме танког филма. Међу њима је технологија припреме за{6}}филмове високе прецизности на172 нмниво је постао један од основних захтева за одређене{0}}уређаје врхунског квалитета.
1.2 Нови захтеви савремене науке и технологије за танкослојне производе
Специјалне функцијеВрхунски{0}}производи захтевају да делови имају различите специјалне површинске функције, као што су фототермална конверзија, фотоелектрична конверзија, термоелектрична конверзија, фотомагнетно складиштење, рефлексија светлости, пренос светлости, филтрирање светлости, електрична проводљивост, изолација, висока тврдоћа, висока отпорност на хабање, ниско трење, итд. Неки такође морају да поседују бриљантне и шарене декоративне карактеристике.
Диверзификација композицијеДа би се испунили нови захтеви за перформансе високотехнолошких производа-у различитим областима, састав танких филмова је еволуирао од чистих металних филмова до разних неорганских једињења и полимерних органских филмова. Табела 1-1 наводи различите танкослојне материјале и опсег њихове примене који задовољавају потребе различитих области данашњице. Међу њима, композитни филмски материјали компатибилни са172 нмспецификације дебљине бележе повећање удела примене у прецизним електронским уређајима годину-по-годину.
Табела 1-1 Различити танкослојни материјали и опсег њихове примене
| Категорија апликације | Материјали за премазивање | Супстрат Материалс | Опсег примене |
|---|---|---|---|
| Висока тврдоћа, отпорност на хабање | ТиН, ЗрН, ХфН, ТаН, НбН, ЦрН, ЦБН, Си₃Н₄, ТиЦ, ЗрЦ, Цр₇Ц₃, СиЦ, Ти(Ц,Н), Ти(Б,Н), Ти(Ал,Н), -Ц₃Н₄, дијамант, итд. | Брзорезни -челик, челик за калупе, цементни карбид, кермет итд. | Алати за обраду, калупи, механички делови |
| Отпорност на високе температуре, отпорност на оксидацију | Ал, В, Ти, Та, Мо, Ал₂О₃, Си₃Н₄, Ни-Цр, БН, МЦрАлИ итд. | Нерђајући челик, легуре{0}}отпорне на топлоту, бакар, легуре алуминијума итд. | Лопатице турбине, издувне цеви, млазнице, компоненте за ваздухопловство, атомску енергију отпорне на топлоту{0}}компоненте |
| Отпорност на корозију | ТиН, ТиЦ, Ал₂О₃, Цд, Ал, Ти, Цр, Цр₇Ц₃, Ни-Цр-Фе, Цр-Ни-П-Б (аморфни) итд. | Челик, нерђајући челик,-обојени метали итд. | Авиони, бродови, аутомобили, хемијски цевоводи, причвршћивачи површинска заштита |
| Декоративно улепшавање | ТиН, ТиЦ, ТаН, ТиАЦ, ЗрН, Цр₇Ц₃, Ал₂О₃, Ал, Аг, Ти, Ау, Цу, Ни, Цр, Ни-Ре, ТаН, Те-Н, Ал-ТаСи, Ни-ЦрАл | Челик, месинг, алуминијум, нерђајући челик, пластика, керамика, стакло, папирна фолија итд. | Накит, сатови, лампе, наочаре, делови хардвера, аутомобилски додаци, електрични делови |
| Проводни филмови | Ау, Мо, В, МоСи₂, ВСи₂, ТаСи₂, Ти-Си, Аг-Си, Ал, Ни, Ал₂О₃, Ау-Пб, итд. | Силиконска плочица, керамика, пластика, стакло, легура трака | Танко{0}}отпорници и водови, уређаји за емитовање електрона, тунелски уређаји итд. (укључујући 172 нм прецизне проводне филмове) |
| Диелектрични филмови | СиО₂, Ал₂О₃, АлН, Ал₂О₃-БаТиО₃, ТиО₂, ЗнО, АлН, ЛиНбО₂, итд. | Силиконска плочица, керамика, пластика, стакло | Површинска пасивизација, међуслојна изолација, кондензатори, електротермички елементи итд. |
| Микроелектронски уређаји – полупроводнички филмови | Си, а-Си, Ау-ЗнС, ГаАс, ЦдСе, ЦдС, ПбС, ИнСб, Ге, Пб-Сн-Те итд. | Силиконска плочица, керамика, пластика, стакло | Светлосне{0}}диоде,-танкофилмски транзистори, оптоелектронски уређаји, магнетоелектрични уређаји, сензори итд. |
| Суперпроводни филмови | Пб-Би-Пб-Ау, Нб₃Ге, В₃Си, Пб-Ин-Ау, ПбО/Ин₂О₃ | - | Суперпроводни уређаји |
| Магнетни материјали и медији за снимање | -Фе₂О₃, Цо-Ни, Цо-Цр, МнБи, ГдЦо, ГдФе, ТбФе, Ни-Цо-П, Цо{5}}Зр-Нб аморфни, И₃Фе₅О₂, итд. | Легуре, пластика итд. | Магнетно снимање, магнетне главе, магнеторезитивни уређаји, оптички дискови итд. |
| Приказ филмова уређаја | ЗнО, И₂О₃, Аг, Цу, Ал, СиО₂, Ал₂О₃, Си₃Н₄, итд. | Стакло, пластика итд. | Флуоресцентне цеви, плазма дисплеји, дисплеји са течним кристалима |
| Оптика и оптичка комуникација | Си₃Н₄, Ал, Аг, Ау, ТиО₂, ЗнО, СнО₂, ГдФе, ТбФе, ИнАс, ИнСб, ПбС, дијамант, итд. | Пластика, стакло, керамика итд. | Заштитне, рефлектирајуће, анти-филмове, оптички прекидачи, конверзија фреквенције, оптичка меморија, оптички сензори итд. |
| Коришћење соларне енергије | Ау-ЗнС, Аг-ЗнС, ЦдС-Цу₂С, СнО₂ итд. | Нерђајући челик, пластика, стакло | Фотонапонске ћелије, провидни проводни филмови итд. |
| Подмазивање, мало трење | Ау, Аг, Пб, Цу-Ау, Пб-Сн, МоС₂, МоСе₂, МоТе₂, ВС₂, МоС, МС₂, БН, МоС₂-графит, Аг-МоС₂, ДЛЦ, итд. | Високо{0}}легуре, конструкцијски метали, челик за лежајеве итд. | Ултра-високи вакуум, собна температура, ултра-ниска температура, лежајеви млазних мотора, лежајеви сателита, ваздухопловни високо-ротирајући делови са високом температуром |
| Паковање | Цр, Ал, СиО₂, Ал₂О₃, ТиН, итд. | Папир, пластика, метал итд. | Метализација амбалажних материјала, висока баријерна заштита |
Као што је приказано у табели 1-1, танкослојни материјали су разноликог састава, нуде читав низ посебних функција и имају широка поља примене, играјући важну улогу у свим секторима националне привреде. Функционални филмови дебљине од172 нм, захваљујући комбинацији прецизности и стабилности, постали су важан избор у области прецизне производње.
Дебљина филма у нанометарској до микрометарској скалиКако-производи високе технологије постају све интелигентнији и интегрисанији, густина интеграције савремених микроелектронских уређаја наставља да расте. Сада је потребно интегрисати 1.000.000 транзистора по 1 мм² на микроелектронском чипу. Величина компоненти транзистора је изузетно мала, што захтева да сваки функционални слој буде тањи и тањи - само на нивоу од нанометра до микрометра. Ширина линија проводника чипа достигла је 5–7 нм, а неки{11}}уређаји високе прецизности су постигли прецизну припрему функционалних филмова на172 нмниво, а развој сада иде ка 3 нм. Ово се може постићи само коришћењем технологије танког{2}}филмског интегрисаног кола. Тренутно је технологија јонске пластике оптималан избор за припрему танких{4}}интегрисаних кола.
Одлична микроструктура филма и кристална структураЗа производњу танкослојних производа са одличним перформансама, филм мора имати супериорну микроструктуру и кристалну структуру. У зависности од примене, филмови се могу захтевати да имају једно-кристалне, поликристалне или аморфне структуре, као и густе, колонасте или вишеслојне нано- микроструктуре. Међу овим,172 нмдебели вишеслојни нанофилми показују одличну структурну стабилност и конзистентност перформанси у оптоелектронским уређајима.
Филм велике густине и{0}}без дефекатаКако се{0}}производи високе технологије крећу ка лакшим, мањим, тањим, финијим, интегрисанијим и интелигентнијим дизајном, филмови морају бити изузетно густи и без дефеката.
Висока адхезија филма{0}}подлогеНе постоји металуршка веза између филма и подлоге - само „прилепљени слој“ -, стога, што је уређај мањи и тањи, то је већа потребна адхезија између филма и подлоге. Висока адхезија је такође потребна за тврде премазе на алатима и калупима.
1.3 Врсте технологија премаза
1.3.1 Технологије ране припреме танког филма
Технологија за добијање чврстих танких филмова има дугу историју, у почетку се ослањала углавном на топлотну енергију, а касније је еволуирала на технологије{0}}побољшане плазмом.
Технологија премаза за вакуумско испаравањеОва технологија користи извор топлоте за испаравање чврстог материјала, омогућавајући атомима паре да се транспортују у високом вакууму и таложе на површини супстрата да формирају филм. Спада у категорију физичког таложења паром (ПВД) и може постићи прелиминарну припрему172 нм-филмови нивоа.
Технологија хемијског таложења паре (ЦВД).Ова технологија користи топлотну енергију за термичко разлагање уведених неорганских гасова у активне атоме, који затим хемијски реагују на загрејаној површини супстрата и таложе филм.
Технологија органске полимеризације полимераОргански мономерни гасови полимеризирају се у полимере велике{0}}молекуларне-полимере под високом температуром, високим притиском и дејством иницијатора.
1.3.2 Технологија јонске превлаке
Од 1963. године, када је амерички научник ДМ Матток увео гасно пражњење у премаз за испаравање, појавиле су се бројне технологије јонског превлачења које користе различите методе пражњења гасом да би се добиле филмске честице високих{3}}перформанси. Технологија је еволуирала од плазмом-побољшаног премаза коришћењем чврстих извора до коришћења гасовитих извора, при чему се гасовити извори шире од инертних гасова и неорганских једињења гасова до органских гасова. Појавиле су се многе нове технике наношења премаза и процеси који паметно користе електрична поља, магнетна поља и лучна пражњења за побуђивање и побољшање плазме, пружајући истраживачима танких филмова различита средства за припрему танких филмова са -функцијом потребних у различитим областима. Међу њима, припрема високе{9}}прецизности172 нм-филмови нивоа постали су важан правац примене ове технологије.
Концепт јонске превлаке се проширио са јонске превлаке типа испаравања{0}} на шире поље. Сада се зове свака технологија премаза која користи енергију плазме током пражњења гасаТехнологија јонске превлаке. Модерна технологија јонске превлаке укључује јонско полагање типа испаравања-, јонско превлачење магнетронским распршивањем, јонско облагање лучним пражњењем унутар ПВД-а, као и плазма-побољшано хемијско таложење паре и плазма-побољшану полимеризацију, и могу се класификовати у три главне категорије:
Плазма{0}}Побољшано физичко таложење паре (ПЕПВД)
Плазма{0}}Побољшано хемијско таложење паре (ПЕЦВД)
Плазма{0}}Побољшана полимеризација (ПЕП)
Табела 1-2 Различите модерне технологије јонске превлаке и њихове карактеристике
| Технологија премаза | Тецхнологи Типе | Извор филмских честица | Врста пражњења | Дисцхарге Тецхнологи | Реакциони механизам |
|---|---|---|---|---|---|
| Јонска обрада типа испаравања{0}} | ПЕПВД | Термичко испаравање | Сјајно/лучно пражњење | ДЦ сјај, РФ сјај, врући лук са жарном нити, лук са хладном катодом | Метални јони + атоми високе{1}}е енергије → синтеза филмова нове структуре (могу припремити филмове од 172 нм) |
| Магнетронско распршивање јона | ПЕПВД | Катодно прскање | Сјајно пражњење | ДЦ сјај, РФ сјај, микроталасни сјај | Метални јони + високо-атоми → синтеза филмова нове структуре |
| Плазма{0}}побољшано хемијско таложење паре | ПЕЦВД | Неоргански гас | Сјајно/лучно пражњење | ДЦ сјај, РФ сјај, микроталасни сјај, лук вруће нити | Јони неорганског гаса + високо-активни радикали → синтеза филмова нове структуре |
| Плазма{0}}појачана полимеризација | ПЕП | Органски мономер гас | Сјајно/лучно/коронско пражњење | ДЦ сјај, РФ сјај, микроталасни сјај, коронско пражњење | Органски мономери + активне групе → полимеризација плазме у полимерне филмове |
Кључне тачке сумиране у табели 1-2:
Све савремене технологије јонске пластике изводе се у различитим гасним пражњењима.
Честице ПЕПВД филма потичу испаравањем или распршивањем чврстих материјала; ПЕЦВД честице потичу из неорганских гасова; ПЕП честице долазе директно из уведених органских гасова.
Режими пражњења укључују усијано и лучно пражњење, са ПЕПВД, ПЕЦВД и ПЕП технологијама које све теже ка лучном пражњењу.
Плазма{0}}појачана полимеризација је технологија која се појавила последњих година.
Плазма је четврто стање материје, која поседује енергију неколико редова величине већу од чврстих тела, течности и гасова. Технологија полимеризације{1}}побољшане плазмом која користи енергију плазме за производњу високо-молекуларних-полимера има широку примену у припреми модерних високо{4}}органских танкослојних производа.
Захваљујући развоју различитих нових технологија и процеса плазма{0}}енергетски-побољшаних технологија и процеса премаза, последњих година развијене су генерације врхунских танкослојних материјала са специјалним-функционалним функцијама - хитно потребних у областима као што су полупроводничка интегрисана кола, уређаји за приказ информација, оптички филмови, проводне фолије, изолациони материјали за производњу -економичних фолија, - вредност. Конкретно, скалабилна технологија припреме за172 нм-функционални филмови на нивоу снажно су покренули брзи развој индустрије прецизне електронске електронике.
