Teknologi dan peralatan pelapisan vakum dua ratus tahun sejarah pembangunan

Teknologi dan peralatan pelapisan vakum dua ratus tahun sejarah pembangunan

IKS PVD ， kami telah mengembangkan teknologi pelapisan vakum PVD, iks.pvd@foxmail.com

Banyak orang berinvestasi dalam proyek 3D kaca dan OLED, dan untuk melakukan produk ini dengan baik, Anda harus memahami bagian yang paling penting, pelapisan.

Berikut ini adalah sejarah perkembangan teknologi pelapisan global. Mungkin Anda bisa melihatnya sebagai resep rahasia keluarga. Pada awal beberapa tahun yang lalu, seseorang membuatnya dan telah diindustrialisasi untuk beberapa putaran. Setelah membaca artikel ini, Anda juga bisa mengatakan, jangan menipu saya, saya juga membaca sejarah pelapisan ...

Lapisan kimia pertama kali digunakan untuk menyiapkan film pelindung pada permukaan elemen optik. Kemudian, pada tahun 1817, Fraunhofe di Jerman dengan asam sulfat pekat atau erosi asam nitrat kaca, kadang-kadang memperoleh film anti-pantulan pertama, sebelum 1835 seseorang dengan deposisi pemisahan kimia basah dari film cermin perak mereka adalah persiapan pertama dari film optik di dunia. Kemudian, berbagai film optik dilapisi larutan kimia dan uap. Pada 1950-an, kecuali untuk beberapa aplikasi film anti-pantulan pada kaca jendela besar dan cepat, lapisan larutan kimia secara bertahap digantikan oleh lapisan vakum.

Penguapan dan sputtering vakum adalah dua proses terpenting untuk menyiapkan film optik di industri. Mereka digunakan dalam skala besar, pada kenyataannya, setelah munculnya pompa difusi minyak, sistem pompa mekanis, pada tahun 1930.

Pada tahun 1935, sebuah film antireflektif tunggal dikembangkan untuk deposisi penguapan vakum. Tetapi pertama kali digunakan setelah 1945 untuk melapisi lensa.

Pada tahun 1938, Amerika Serikat dan Eropa mengembangkan film antireflektif ganda, tetapi baru pada tahun 1949 sebuah produk berkualitas diproduksi.

Pada tahun 1965, sistem antirefleksi tiga lapis pita lebar dikembangkan. Dalam hal film reflektif, listrik umum menghasilkan lampu aluminiisasi pertama pada tahun 1937. Jerman pada tahun yang sama membuat film rhodium keras tahan aus pertama yang tahan aus. Dalam hal filter, film metal-dielektrik Fabry-- --Perot interferensi filter disimpan di Jerman pada tahun 1939.

Di bidang pelapisan sputtering, sekitar 1858, peneliti Inggris dan Jerman telah menemukan fenomena sputtering di laboratorium. Teknologi telah berkembang perlahan.

Pada tahun 1955, setelah teknologi sputtering frekuensi tinggi diusulkan oleh Wehner, lapisan sputtering berkembang pesat dan menjadi proses film tipis optik yang penting. Proses deposisi yang ada meliputi biput sputtering, triput sputtering, sputtering reaktif, sputtering magnetron dan sputtering ion ganda.

Sejak 1950-an, film tipis optik telah berkembang pesat dalam teknologi pelapisan dan desain berbantuan komputer. Dalam aspek pelapisan, serangkaian teknologi berbasis ion baru dipelajari dan diterapkan.

Pada tahun 1953, Auwarter dari Jerman mengajukan permohonan paten film tipis optik untuk pelapisan penguapan reaktif dan mengusulkan untuk meningkatkan reaktivitas kimia dengan gas terionisasi.

Pada tahun 1964, sistem pelapisan ion Mattox diperkenalkan berdasarkan penelitian sebelumnya. Pada saat itu, sistem ion bekerja di bawah tekanan 10Pa dan tegangan keluaran 2KV. Itu digunakan untuk pelapisan ketahanan aus dan keperluan dekoratif pada logam, tidak cocok untuk pelapisan film tipis optik. Kemudian, film tipis optik diendapkan pada bahan isolasi seperti kaca dengan pelapisan ion frekuensi tinggi. Sejak tahun 1970-an, serangkaian teknik baru telah dipelajari dan diterapkan, termasuk pengendapan dengan bantuan ion, pelapisan ion reaktif dan pemerataan uap kimia plasma. Karena penggunaan ion energik, mereka memberikan energi aktivasi yang cukup dan meningkatkan kecepatan reaksi permukaan. Arah penelitian dan pengembangan teknologi pembuatan film tipis optik adalah untuk meningkatkan mobilitas atom yang teradsorpsi dan menghindari pembentukan struktur mikro kolom, sehingga dapat meningkatkan sifat film tipis optik ke derajat yang berbeda.

Padahal, pengembangan proses pelapisan vakum jauh lebih kompleks. Mari kita lihat sejarah teknologi berusia 200 tahun ini:

Pada abad ke-19

Pelapisan vakum memiliki sejarah 200 tahun. Pada abad ke-19, itu dalam tahap eksplorasi dan studi pendahuluan. Kerja keras para pencari berada pada tampilan penuh selama waktu ini.

Pada 1805, hubungan antara Angle kontak dan energi permukaan (Young) dipelajari.

Fraunhofer terbentuk pada lensa.

Pada 1839, penelitian dimulai pada penguapan busur (Hare).

Pada 1852, ia mulai mempelajari pelapisan sputtering vakum (Grove; Pulker).

Pada 1857, kawat itu diuapkan dalam nitrogen untuk membentuk film tipis (Faraday; Conn).

Pada tahun 1874, dilaporkan dibuat menjadi polimer plasma (Dewilde; Thenard).

Pada tahun 1877, endapan vakum sputtering film tipis berhasil dipelajari (Wright).

1880, pirolisis fase gas hidrokarbon (Sawyer; Mann).

1887, penguapan vakum film tipis (wadah) (Nahrwold; Pohl; Pringsheim).

Pada tahun 1896, proses kimia untuk membentuk film antireflektif dikembangkan.

Pada tahun 1897, metode reduksi hidrogen tungsten tetrachloride (CVD) berhasil dipelajari. Interferometri optik dengan ketebalan film (Wiener).

50 tahun pertama abad ke-20

1904 Edison dipatenkan karena sputtering perak pada silinder.

Pada tahun 1907, teknologi penguapan reaksi vakum (Soddy) dipelajari.

Pada tahun 1913, penelitian tentang isoterm adsorpsi (Langmuir, Knudsen, Knacke, dll.).

Resistansi film tipis diendapkan dengan sputtering pada batang kaca, 1917.

1920 Guntherschulzer, teori sputtering.

Pada tahun 1928, penguapan vakum filamen tungsten (Ritsehl, Cartwright, dll.).

Pada tahun 1930, fase udara yang sebenarnya menguap untuk membentuk partikel ultrafine (pfunds).

Pada tahun 1934, pelapisan lilitan emas pada cellophane tembus cahaya (Kurz, Whiley); Pembersihan plasma gelas untuk pengendapan film (Bauer, Strong).

Pada tahun 1935, pelapisan evaporasi vakum Cd: Mg dan Zn untuk kapasitor kertas logam berhasil dipelajari (Bausch, Mansbridge). Kaca kuat untuk teleskop 100 inci paloma; Lensa optik dilapisi dengan lapisan tunggal film anti-pantulan (Kuat, Smakula); Studi tentang morfologi pertumbuhan film logam (Andrade, Matindale).

Pada tahun 1937, kepala balok tertutup menggunakan reflektor timah dikembangkan (Wright). Pelapisan evaporasi berliku vakum (Whiley) berhasil dikembangkan. Penning magnetron lapisan sputtering yang ditingkatkan berhasil dikembangkan.

Pada tahun 1938, Berghaus dipatenkan untuk penguapan setelah pemboman ion di permukaan. Pelapisan antirefleksi ganda 1939 berhasil diterapkan (Cartwright, Turner).

Pada tahun 1941, vakum mesh aluminized dibuat menjadi foil untuk radar.

Pada tahun 1942, tiga lapisan antireflective disepuh (Geffcken). Sumber ion logam untuk pemisahan isotop telah berhasil dikembangkan.

Pada tahun 1944, pembersih kaca elektronik dikembangkan (Rice, Dimmick).

Pada tahun 1945, banyak wanita Melarang beberapa filter optik (Banning, Hoffman).

Pada tahun 1946, ketebalan film tipis diukur dengan metode penyerapan sinar-X (Friedman, Birks). Perusahaan Goodfellow dari Inggris.

Pada tahun 1947, cermin dari teleskop 200-inci dilapisi aluminium.

Pada tahun 1948, laboratorium optik nasional (OCLI) didirikan. Vakum penguapan cepat dari partikel yang diendapkan (Harris, Siegel); Ketebalan film dikontrol oleh transmisi cahaya (Dufour).

Pada tahun 1949, studi tentang morfologi pertumbuhan film nonlogam (Schulz).

Pada tahun 1950, teori sputtering didirikan (Wehner). Industri semikonduktor mulai lepas landas; Berbagai industri mikroelektronika mulai lepas landas; Pengembangan cermin cahaya dingin (Turner, Hoffman, Schroder); Film dekoratif plastik mulai muncul (Holland et al.

50 tahun terakhir abad ke-20

Ini adalah 50 tahun yang lepas landas teknologi film tipis. Perkembangan perolehan vakum dan pengukuran vakum adalah faktor penentu untuk cepatnya industrialisasi teknologi film tipis.

Pada tahun 1952, metode pembersihan sputtering untuk pembersihan permukaan otomatis berhasil dikembangkan. Metode penguapan reaksi baru (Auwarter, Brinsmaid) dipelajari. Film polimer plasma tahan korosi dipelajari.

1953 masyarakat vakum Amerika didirikan; Bahan film antireflektif dibuat oleh penggulungan dan pelapisan (3M).

Pada tahun 1954, perusahaan mulai mengembangkan mesin pelapisan evaporasi dan pelapisan vakum baru (perusahaan Leybold).

Pada tahun 1955, teknologi penguapan berkas elektron untuk deposisi film tipis mulai matang (Ruhle). Metode sputtering rf untuk dielektrik (Wehner) diusulkan.

1956 mobil Amerika pertama dengan lapisan logam diperkenalkan (Ford motor company).

Pada tahun 1957, metode pelapisan kadmium vakum diterima oleh industri penerbangan. Metode penguapan reaksi film optik dipelajari (Brismaid, Auwarter et al.). Masyarakat pelapis vakum Amerika didirikan.

Pada tahun 1958, teknologi pertumbuhan epitaxial film berhasil dikembangkan (Gunther). NASA didirikan.

1959 peralatan pelapis pita magnetik dikembangkan (Temescal corporation).

Pada tahun 1960, metode deposisi aktif plasma permukaan polimer muncul (Sharp, Schorhorm). Pengembangan sumber ion untuk perangkat propulsi listrik (Kauffman); Alat ukur ketebalan film kristal kuarsa telah berhasil dikembangkan.

Kaca dengan emisivitas rendah dikembangkan pada tahun 1961 (Leybold); Mulai mempelajari hasil tergagap elemen (Laegried, Yamamura, dll).

Pada tahun 1962, metode pemercikan untuk analisis kimia dipelajari. Deposisi uap Arc karbon (Massey) dan logam (Lucas); Metode sputtering Rf untuk media pembersih (Stuart, Anderson et al.); Produk Leybold memasuki pasar Amerika; Jadi mari kita pikirkan tentang tekanan uap unsur tersebut.

Pada tahun 1963, peralatan pelapisan kontinu dengan paparan atmosfer parsial (Charschan, Savach, dll) dikembangkan. Proses pelapisan ion telah berhasil dikembangkan (Mattox).

Pada tahun 1964, metode PECVD (pengendapan uap kimia yang ditingkatkan plasma) untuk film fotovoltaik berhasil dikembangkan (Bradley et al.).

Pada tahun 1965, metode deposisi bias sputtering berhasil dikembangkan (Maissel et al.). Metode deposisi uap laser untuk film tipis berhasil dikembangkan (Smith, Turner). Metode deposisi sputtering bahan isolasi berhasil dikembangkan (Davidse, Anderson et al.). Metode pengendapan laser berdenyut berhasil dikembangkan (Smith et al.); Film belt mesh logam vakum multilayer untuk film asetat berhasil dikembangkan (Galileo).

Pada tahun 1966, reaktor aluminiisasi ion (Mattox, dll.); Lapisan ion logam lunak yang digunakan sebagai pelumas berhasil dikembangkan (Spalvins). Adhesi yang baik dari film refleksi sinar matahari (perusahaan 3M).

Pada tahun 1967, pelapisan kromium sputtering pada pemotong berhasil dicapai (Lane). Metode pelapisan ion vakum telah dipatenkan (Mattox). Metode triput sputtering berhasil dikembangkan (Baun, Wan, dll.). Deposisi Mattox pada vakum tinggi.

Pada tahun 1968, dalam tangki yang berputar, sebagian kecil lapisan ion (Mattox, Klein), suatu proses yang kemudian dikenal dalam industri dirgantara sebagai pengendapan uap ion.

Pada tahun 1969, magnetron sputtering dilakukan di dalam bagian hemispherical, dan beberapa sumber sputtering dipatenkan (Mullay). Pelapis film Leybold yang baru keluar. Bagan morfologi film penguapan diterbitkan.

Pada 1970-an, berbagai teknologi pelapisan vakum diterapkan dalam skala industri. Perkembangan teknologi film tipis telah memasuki zaman keemasan.

Pada tahun 1970, sumber elektronik katoda berongga dengan penguapan vakum berhasil dikembangkan (ULVAC); Mesin pelapisan optik multilayer dengan laju deposisi tinggi (OCLI) dikembangkan. Peralatan pelapis ion berongga katoda muncul di Jepang (perusahaan ULVAC).

Perusahaan-perusahaan yang dilapisi kaca dengan bombardemen ion bermunculan di banyak negara pada tahun 1971. Film karbon keras berhasil dikembangkan (Aisenberg et al.); Metode magnetron sputtering yang dipatenkan dalam komponen kerucut (Clarke); Sumber penguapan busur anoda pada posisi apa pun muncul (Snaper, Sablev); Selama penguapan, plasma gas aktif diaktifkan (Heitman, Auwarter, dll.). Pengembangan kertas pembungkus rokok aluminized (Galileo); Perangkat pelapis ion menggunakan sumber penguapan berkas elektron muncul (Kamar korporasi).

Pada tahun 1972, metode Tagaki dikembangkan. Perangkat pelapis sputtering vakum tinggi dengan ion gun (Weissmantel); Studi tentang efek bombardir sinkron morfologi membran (mattox et al.); Peralatan pelapis kawat tipis telah banyak digunakan.

Pada tahun 1973, industri pelapisan baja mengadopsi peralatan pelapisan ion baru berkualitas tinggi dan murah (Bell company); Deposisi uap kimia yang ditingkatkan plasma (PECVD) dalam reaktor pelat datar (Reinberg).

Pada 1974, teknologi pembersih ultra-violet - ozon muncul (Sowell, Cuthrell, dll.). Studi tentang tekanan tekan dalam film pemboman ion (Sowell, Cuthrell et al.); Teknologi lapisan kontrol magnetik planar dipatenkan (Chapin).

Pada tahun 1975, teknologi pelapisan ion reaktif berhasil dikembangkan (Murayama et al.). · Dipatenkan teknologi katoda silinder magnetron sputtering (Penfold, dll) Ⅲ - Ⅴ bahan semikonduktor klan molekul epitaxy balok (MBE) berhasil dikembangkan (Cho, Arthur); Teknologi pelapis ion bolak-balik berhasil dikembangkan (Schiller); Chevrolet muncul di bingkai mobil.

Pada tahun 1976, senjata ion digunakan untuk menyimpan film dalam pemboman sinkron (Weissmantel).

Pada tahun 1977, metode pengendapan sputtering planar magnetron frekuensi menengah berhasil dikembangkan (Cormia, dll.). Pelapisan berliku vakum film ITO berhasil dikembangkan (Sierracin, Sheldahl, dll.). · Mengembangkan peralatan pelapis sputtering online untuk kaca dinding gorden (AircoTemescal); Morfologi film tipis tergagap (Thornton et al.); Sputter - lapisan cermin berpemanas (Chahroudi) pada kawat tipis. Pada tahun 1978, film difraksi optik berhasil dilapisi pada web tipis (perusahaan Coburn); Pengembangan sumber penguapan busur terkendali (Dorodnov); Pengembangan penguapan busur gelap plasma (Aksenov et al.); Jendela berhasil dikembangkan oleh sputtering film ITO (kemudian disebut sebagai CP)

Pada tahun 1979, peralatan pelapis kaca komersial rendah emisivitas komersial mulai digunakan. Film jaringan deposisi sputtering untuk mencapai industrialisasi (perusahaan CormiaChahroudi); Planar magnetron katode sputtering (BOCCT); Perangkat pelapis sputtering kaca tingkat deposisi tinggi baru secara online (Leybold).

Pada tahun 1980, ion gun digunakan untuk meningkatkan tekanan film kromium dikukus (Hoffman, Gaerttner). Perangkat penggulung dan pelapis sputtering ukuran besar pertama kali keluar (Leybold); Deposisi uap multi-busur telah diindustrialisasi di Amerika Serikat. Lapisan kontrol termal berbasis Ag untuk mencapai industrialisasi (perusahaan Leubold).

Pada 1981, deposisi uap fisik digunakan untuk melapisi film keras pada alat. Selaput dekoratif dan multifungsi untuk perangkat keras (Leybold); Pelapisan ion pelapis film dekoratif (Leybold company); Sputtering coil plating device (Leybold); ITO Online - Ag - Perangkat pelapis ITO dengan tingkat deposisi tinggi (Leybold); Film reflektif berlapis perak dikembangkan (3M).

Pada tahun 1982, penguapan fase gas dari partikel ultrafine diindustrialisasi (perusahaan ULVAC). Katoda magnetron silinder berputar dipatenkan (Mckelvey); Target Titanium sputtering plane rotary berhasil dikembangkan (TicoTitanium).

Pada tahun 1983, studi tentang peningkatan aktivitas kimia oleh pengeboman (Lincoln, Geis et al.); Target sputtering magnetron silinder berputar berhasil dikembangkan (Robinson). Disk optik kepadatan tinggi (Phillips, Sony); Industrialisasi peralatan pelapis jaringan untuk pita magnetik (Leybold); Mesh halus metalisasi terbentuk ketika tingkat vakum zona penguapan berubah secara konstan (perusahaan Galileo).

1984 Pelapisan grid film fotovoltaik bersama (perangkat energycon).

Pada tahun 1985, penguapan vakum dari film polimer multilayer dipatenkan (GE). Pada tahun 1986, penelitian tentang magnetron sputtering non-equilibrium (Windows, dll.).

Deposisi kulit laser dari film tipis HTS (Dijkkamp et al.); Sumber ion hall rasterless berhasil dikembangkan (Kaufman, Robinson et al.). Pencetakan inkjet warna (OCLI).

Pada tahun 1988, sumber ion sputtering frekuensi menengah katoda ganda berhasil dikembangkan (Este et al.). Industrialisasi teknologi sputtering magnetron berputar silinder DC (BOCCT); Metode tekanan pulsa untuk mengendalikan tekanan film sputtering telah berhasil dikembangkan (Cuthrell, Mattox).

Pada tahun 1989, film fungsional kotolz keluar, sekarang dikenal sebagai film CP.

Pada tahun 1990, teknologi dual-ac jika magnetron sputtering menjadi matang (Leybold); Pengembangan peralatan pelapisan fine mesh untuk keamanan kabinet keuangan (perusahaan ULVAC); Meja pengocok untuk pelapis layar halus berhasil dikembangkan (Leybold); Metode deposisi sputtering reaktif frekuensi menengah alumina berhasil dikembangkan (Leybold company).

Pada tahun 1991, lapisan polimer akrilik berhasil diterapkan. Industrialisasi film dekorasi ZrN (Leybold).

Pada tahun 1993, teknologi lapisan scraper dipatenkan (perusahaan Gillette);

Pada tahun 1995, film pelindung silikon oksida dipatenkan (perusahaan BOCCT); Teknologi pelapisan kluster sputtering online yang sukses untuk lampu depan otomotif (Leybold).

Pada tahun 1997, teknologi pelapisan polimer akrilik diubah namanya menjadi teknologi delta V; TaN dan Cu dilapisi pada silikon dengan pengendapan uap fisik (IBM). Pengembangan peralatan pelapis kluster off-line untuk film dekoratif (Leybold).

Pada tahun 1998, peralatan lapisan scraper dengan sumber busur filter dimasukkan ke dalam produksi (perusahaan Gillette).

Pada tahun 1999, teknologi delta V untuk area luas dari lapisan kaca memanjang.