Televac® Vacuum Gauges for Thin Film Deposition

Un film sottile è considerato uno strato su una superficie che varia in spessore da frazioni di un nanometro (^10-9 metri) a micrometri (^10-6 metri) e ci sono due metodi principali utilizzati per il rivestimento a film sottile sotto vuoto. Il primo è la PVD o deposizione fisica del vapore e il secondo è la CVD o deposizione chimica del vapore. Il PVD comporta il movimento fisico delle particelle, mentre il CVD comporta una reazione chimica. Si noti che ci sono molti altri tipi e sottoinsiemi di deposizione a film sottile, ma PVD e CVD sono gli unici due discussi in questo articolo.

Con il PVD, ci sono due metodi principali: l'evaporazione e lo sputtering. L'evaporazione e lo sputtering sono spesso effettuati sotto vuoto, in quanto, man mano che la pressione diminuisce (o man mano che il sistema va più in profondità nel vuoto), la pressione del vapore (pressione alla quale la sostanza passa da un solido/liquido ad un gas) diminuisce, per cui si possono utilizzare temperature più basse. Questo aiuta a prevenire gli effetti negativi delle alte temperature sull'oggetto da rivestire. Inoltre, la rimozione dell'atmosfera per PVD permette al materiale evaporato un percorso più diretto verso l'oggetto che viene rivestito.

Come si può vedere dal grafico A e dal grafico B qui sotto, l'evaporazione è abbastanza semplice. La camera viene evacuata e il calore viene applicato e il materiale della pellicola viene fatto evaporare sull'oggetto. Lo sputtering è leggermente più complesso, con una differenza di potenziale applicata tra la camera a vuoto e il materiale di rivestimento. Il gas inerte, come l'argon, viene poi aggiunto alla camera che provoca una scarica elettrica, disperdendo il materiale di rivestimento sull'oggetto.

I processi CVD prevedono l'utilizzo di un materiale per reagire con o decomporre un altro materiale sull'oggetto da rivestire. Questo è tipicamente attivato dal calore, ma può anche utilizzare la luce o il plasma come catalizzatore in alcuni casi. Per questo motivo, i processi CVD tendono a funzionare a temperature molto più elevate, il che può essere problematico a seconda dell'oggetto che viene rivestito.

La deposizione di film sottili ha una varietà di applicazioni tra cui:

Produzione di semiconduttori, pannelli solari, batterie, rivestimenti a funzionamento elettrico, finiture di prodotti come rivestimenti decorativi, rivestimenti ottici o rivestimenti protettivi.

So which Televac^® products are useful for thin film deposition? The first is the MX200 vacuum controller with a 4A/7B vacuum gauge combination. This will give vacuum measurement from atmosphere (1000 Torr) down to 10^-7 Torr. The sensors are connected to the controller with cables, allowing for a remote display, and many analog and digital communication options are available including analog 0 to 10 V DC, EthernetIP, RS-232/RS-485, and USB.

Another option is to take the route of using active gauges. With active gauges the control electronics are mounted directly on the sensing element, and in this case we’d use at least two active gauges; the MX4A convection vacuum gauge for measurement from atmosphere (1000 Torr) to 10^-3 Torr, and the MX7B cold cathode vacuum gauge for measurement from 10^-3 Torr to 10^-8 Torr. Similar output options are available of analog 0 to 10 V DC, RS-232, RS-485, EthernetIP, and PROFINET. Note that many active gauges can be chained together and various gauges can be used to achieve different ranges of measurement than what’s outlined in this article.

Si noti che questo articolo è strettamente legato al nostro articolo sulla produzione di semiconduttori in quanto i processi a film sottile sono utilizzati per la produzione di semiconduttori.