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薄膜沉积前等离子清洗的目的及优势

文章出处:等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2024-05-12
薄膜沉积指的是在基底上沉积特定材料,形成薄膜,使其具有光学、电学、力学等性能。按照沉积的原理可以将薄膜沉积方式分为物理气相沉积、化学气相沉积和原子层沉积方法。
 
影响薄膜附着力的因素很多。薄膜的沉积温度是通过影响界面形态来影响薄膜的附着力的。较低的沉积温度,缺乏界面原子的扩散和化学键合,薄膜的附着力主要来源于机械啮合和范德瓦尔斯引力,附着力较小,剥离薄膜的功大约0.1eV/原子量级,并且附着力随着界面原子间距的增加而迅速降低;较高的沉积温度,界面发生明显的扩散构成化学键合界面附着力明显增大,可达1~10eV/原子量级,利用表面活化剂或者清洁剂活化衬底表面和采用一定能量的离子轰击衬底,可以减少表面污染,促进表面原子的扩散,有利于形成有效的界面机械啮合和化学键合,提高界面附着力。薄膜与衬底材料的性质对附着力也有重要的影响。键合类型差别大、润湿性较差的物质之间不易形成较强的键合,附着力很差如Au在Si02衬底上附着力就较差;具有相同或相近化学键合类型或键合类型虽有差异但其相互间的化学亲和力较高时,都可以有效地降低薄膜与衬底间的界面能,提高薄膜的附着力,如Au和Cu之间、Cu和Zn之间形成良好的附着,但较厚、较脆的界面化合物也会造成界面附着性能的恶化。
 
膜层与基体结合牢固有两个基本条件。第一,膜层与基体之间的间隙要尽可能得小。第二,膜层与基体之间要有尽可能多的接触面,而增大接触面积,提高表面粗糙度是一个非常有效的方法。而基材要想达到以上目的,必须对基材进行必要的表面预处理,表面预处理的方法有很多种,但这些方法都必须达到以下两个目的第一,尽可能彻底地清除基材表面的杂质,尽可能彻底地暴露基体的新鲜表面。第二,使表面生成一定程度的粗糙度,扩大基材表面的实际表面积,增加基材表面单位面积上膜层的结合力。
 

薄膜沉积前等离子清洗的目的
 

等离子清洗即是高能粒子轰击基材,去除基材表面油脂、氧化物和气体等污染物的过程。其目的在于为膜层和基体之间良好的结合提供环境条件离子轰击对基材表面原子有激活作用从而为膜层原子与基材的键合提供一定能量条件。
 
薄膜沉积前进行等离子清洗可以清除或减少基材表面污染及氧化物等不利于膜层结合强度的因素,并能形成微观粗糙表面,使膜层和基体的结合面积增大,有利于结合强度的提高。
 

等离子清洗的优势
 

等离子清洗具有如下优势:第一,工件经过等离子清洗后很干燥,可直接送入沉积设备内进行下次沉积;第二,该方法是一种环保的绿色清洗方法,清洗后不会产生有害污染物;第三,等离子体可深入物体的微细孔眼和凹陷内部进行深度清洗,有利于下次沉积;第四,清洗效率高,整个清洗工艺流程可在几分钟内完成;第五,可处理不同的基材,无论是金属、半导体、氧化物还是高分子材料,都可用等离子体进行处理,该方法非常适合在柔性沉积制造中使用;第六,在完成清洗的同时,可改变材料的表面性能,如增强表面的润湿能力、改善膜的附着力等,有利于下次沉积时层与层之间的结合。
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