Che cos'è l'analisi del film sottile?
L'analisi a film sottile è un processo di esame di film a semiconduttore, spesso utilizzato nella produzione di microprocessori e applicazioni di energia solare, per garantire che il materiale soddisfi le specifiche operative. Questo di solito viene fatto attraverso varie forme di microscopia, come la diffrazione dei raggi X, l'analisi del microscopio elettronico a scansione e altro durante il processo di fabbricazione. È importante che i film sottili soddisfino rigorosi standard ottici, elettrici e di deposizione per i componenti basati su di essi, o che piccoli difetti possano causare il fallimento dell'intero circuito a cui sono destinati.
Dal momento che possono esserci molti passaggi nel processo di creazione di un prodotto finale a film sottile, anche l'analisi del prodotto lungo il percorso può comportare molti passaggi. Al livello iniziale di produzione del substrato, l'analisi del film sottile prevede di guardare dal punto di vista scientifico di un materiale le proprietà del film, tra cui conduttività, struttura cristallina, composizione chimica e punti di interfaccia per componenti elettrici come i transistor. Diverse forme di spettroscopia elettronica sono utilizzate in questa analisi a film sottile, tra cui la spettroscopia di back scattering di Rutherford (RBS) per determinare la composizione elementare, la spettroscopia elettronica ad ago (AES) per analizzare le caratteristiche della superficie e altro ancora.
Le pellicole sottili utilizzate in applicazioni specializzate, quali display a cristalli liquidi, celle solari e batterie, coinvolgeranno ciascuna la propria serie unica di passaggi di analisi delle pellicole sottili. Anche la tecnologia dei film sottili sta iniziando ad allontanarsi da un materiale base di silicio. Il fotovoltaico flessibile (PV) a film sottile basato su composti di plastica polivinilica per applicazioni solari, richiede anche l'analisi solare fotovoltaica e l'analisi a film sottile di questi materiali comporta una serie di processi diversi rispetto a quelli utilizzati sul silicio.
La pellicola solare, a differenza della pellicola a semiconduttore utilizzata per i microprocessori, subisce spesso cambiamenti ambientali durante l'uso che richiedono che siano più resistenti e duraturi sotto la temperatura e altri estremi. Di conseguenza, l'analisi a film sottile di materiali destinati ai tetti solari, ad esempio, può affrontare l'esame di molte discipline scientifiche, dalla scienza dei materiali alla fisica applicata, alla chimica e all'ingegneria meccanica prima che il prodotto sia pronto per la vendita.
Le nanotecnologie, sia in termini di apparecchiature per l'analisi dei film sottili che per i processi di produzione, continueranno a svolgere un ruolo chiave nel controllo di qualità per i film sottili. Ciò include la necessità di eseguire analisi su film sottile in un ambiente di laboratorio in camera bianca privo di luce solare e della maggior parte di polvere e particelle sospese nell'aria, ognuna delle quali può danneggiare irreversibilmente la superficie di un film sottile. Le attrezzature di mascheratura, incisione e deposizione utilizzate per creare il film sottile in primo luogo possono anche essere utilizzate per eseguire casi di prova e analizzare la qualità del prodotto finito e garantire che il processo sia adeguatamente calibrato per produrre prodotti finali funzionali.