ประวัติของเคลือบ PVD
Dec 21, 2017| จุดเริ่มต้นของระยะเวลาสะสมของไอน้ำทางกายภาพ PVD
ระยะทางกายภาพของไอน้ำสะสม PVD ที่ดูเหมือนจะมี termed เดิม โดยผู้เขียนพา วเวลล์ CF, JH อ็อกซ์เลย์ และ จูเนียร์ JM Blocher ในหนังสือของพวกเขา 1966 "สะสมไอ" อย่างไรก็ตาม กระบวนการ PVD ถูกคิดค้นมากก่อนหน้านี้
การพัฒนาเทคโนโลยีสูญญากาศ ไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก และเคมีก๊าซ
ประวัติของ PVD จะสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการพัฒนาของเทคโนโลยีสูญญากาศ การค้นพบไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก และความเข้าใจของเคมีก๊าซ
เครื่องดูดฝุ่น ปล่อยแสง และเทคโนโลยีสปัตเตอร์
ปั๊มสูญญากาศชนิดลูกสูบแรกถูกคิดค้น โดยออตโตฟาน Guericke จะสูบน้ำจากเหมืองไกลกลับเป็น 1640 คนแรกที่จะใช้ปั๊มสุญญากาศจะเรืองแสงเป็นการปลดปล่อย (พลาสม่า) ใน "หลอดสุญญากาศ" ก็ม.ฟาราเดย์นำที่ใช้ขั้วไฟฟ้าทองเหลืองและสุญญากาศของธอร์ประมาณ 2 ในปี 1852 W.R. โกรฟเป็นครั้งแรกในการศึกษาเป็น "สปัตเตอร์" แม้ว่าคนอื่น ๆ ได้สังเกตผลเรียนปล่อยแสง โกรฟใช้ปลายของลวดเคลือบมา และ sputtered ฝากลงบนพื้นผิวสีเงินเงาสูงจัดขึ้นใกล้กับลวดที่แรงดันเกี่ยวกับธอร์ 0.5 เขาตั้งข้อสังเกตการเคลือบบนพื้นผิวสีเงินเมื่อจะทำขั้วบวกและแคโทดของวงจรไฟฟ้าลวด ใน 1,858 ไรท์ชาโวเกอร์เรโรศาสตราจารย์ของมหาวิทยาลัยเยลตีพิมพ์กระดาษในสมุดอเมริกันวิทยาศาสตร์และศิลปะในการใช้ "ไฟฟ้าสะสมเครื่องมือ" ที่เขาใช้สร้างกระจก สะสมแบบนี้อาจถูกอาร์คระเหยคะแนน มากกว่าสปัตเตอร์ขณะที่สำนักงานสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเสนอราคางานของเขาเมื่อท้าทายเอดิสันต.สิทธิบัตรอุปกรณ์เคลือบสูญญากาศฝากเคลือบบน phonographs กระบอกหุ่นขี้ผึ้งของเขาก่อน ไฟฟ้าในเวลาต่อมา เอดิสันสำเร็จโต้เถียงว่า สิ่งประดิษฐ์ของเขาเป็นโค้งที่ต่อเนื่องในขณะที่ arc พัลถูกไรท์ของกระบวนการ ดังนั้นจะกล่าวว่า เอดิสันเป็น คนแรกที่ทำให้พาณิชย์ใช้สปัตเตอร์
ไฟฟ้าและแม่เหล็ก
ในปลายทศวรรษ 1930 Penning พัฒนา "ดักอิเล็กตรอน" ขังใกล้พื้นผิวด้วยไฟฟ้าและแม่เหล็กของอิเล็กตรอน ชุดนี้ของไฟฟ้าและแม่เหล็กเพิ่มขึ้นไอออไนซ์ของพลาสม่าใกล้พื้น และได้ชื่อว่าเป็น "Penning ปล่อย" หลังจากที่มีนักประดิษฐ์ Penning ใช้สิ่งประดิษฐ์ของเขาละล่ำละลักจากภายในของทรงกระบอก นี้คือ การพัฒนาที่สำคัญในประวัติศาสตร์ของสปัตเตอร์ และมีการผลิตกล่องจากกระดาษขั้นพื้นฐาน
แรงดันต่ำ แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำ และอัตราสะสมสูง
เช่นการรวมกันของไฟฟ้าและแม่เหล็กสปัตเตอร์ที่จะดำเนินการ ที่แรงดันต่ำและแรงดันต่ำ และอัตราการสะสมที่สูงกว่าก่อนหน้านี้ไปได้ ด้วยดีซีสปัตเตอร์ไม่ใช้แม่เหล็กได้ รูปแบบของการผลิตกล่องจากกระดาษ Penning ได้มารับการพัฒนา โดยเฉพาะการผลิตกล่องจากกระดาษแคโทดโพสต์ที่คิดค้น โดย Penfold และ Thornton ในปี 1970 และ Mattox, Cuthrell, Peeples และ Dreike ในปลายทศวรรษ 1980
RF สปัตเตอร์
รับการตรวจสอบการใช้ความถี่วิทยุ RF ละล่ำละลักวัสดุในปี 1960 Davidse และ Maiseel ใช้ RF สปัตเตอร์ผลิตภาพยนตร์เป็นฉนวนจากเป้าหมายเป็นฉนวนใน 1966 ในปี 1968 Hohenstein ร่วม sputtered แก้วใช้ RF และโลหะ (Al, Cu, Ni) กับ DC ภาพยนตร์ฟอร์ม cermet ตัวต้านทาน สะสม sputter RF ไม่มีใช้อย่างกว้างขวางสำหรับ PVD พาณิชย์ด้วยเหตุผลหลายประการ เหตุผลที่สำคัญคือ ไม่เศรษฐกิจการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้า RF ขนาดใหญ่เนื่องจากต้นทุนที่สูงของพวกเขาและความจริงที่ว่า คุณแนะนำอุณหภูมิที่ดีที่สุด เนื่องจากอคติเองไฟฟ้าแรงสูงเชื่อมโยงกับพลังงาน RF เป็นฉนวนวัสดุ
สปัตเตอร์ bias และไตรโอดสปัตเตอร์
ในปี 1962 Wehner จดสิทธิบัตรกระบวนการระดมยิงพร้อมกันเจตนา "ก่อน และในช่วง" สะสมโดยใช้การจัด "อคติ sputter สะสม" และไอออนปรอทเพื่อปรับปรุงการเจริญเติบโตของซิลิโคนฟิล์มบนพื้นผิวเจอร์เมเนียม epitaxial sputter ภายหลังกระบวนการนี้รู้จักกันในชื่อสปัตเตอร์ bias ไตรโอดสปัตเตอร์ตั้งค่าคอนฟิกใช้พลาสมาเสริมสร้างขึ้นใกล้กับแคโทดสปัตเตอร์ thermoelectron ที่ปล่อยพลาสม่าจำกัดแม่เหล็กและไฟฟ้า การกำหนดค่านี้ถูกใช้เพื่อเพิ่มระดับของไอออไนซ์ในพลาสม่า แต่ก็กลายเป็นล้าสมัยกับการพัฒนาของการผลิตกล่องจากกระดาษสปัตเตอร์
"ปิดห่วง" เส
ผลกระทบของสนามแม่เหล็กในทิศทางของอิเล็กตรอนได้ตระหนักก่อนงานของ Penning และศึกษาอย่างต่อเนื่องหลังจาก Penning เผยแพร่งานของเขา การปล่อย Penning ต้นใช้เหล็กที่ขนานกับพื้นผิวเป้าหมายสปัตเตอร์ แหล่งผลิตกล่องจากกระดาษที่ใช้สนามแม่เหล็กที่โผล่ออกมา และใส่พื้นผิวในรูปแบบ "ปิดห่วง" สามารถใช้ควบคุมอิเล็กตรอนใกล้พื้นในรูปแบบปิด ("สนามม้า") อิเล็กตรอนเหล่านี้ถูกคุมขังสร้างพลาสม่าความหนาแน่นสูงใกล้พื้น และถูกนำมาใช้ในการพัฒนา "ผิวผลิตกล่องจากกระดาษ" สปัตเตอร์ตั้งค่าคอนฟิกของปี 1960 และ 1970
"S-ปืน" และระนาบเส
ในปี 1968 คลาร์กพัฒนาแหล่งสปัตเตอร์ใช้อุโมงค์แม่เหล็กด้านในของพื้นผิวทรงกระบอก แหล่งนี้ก็เรียกว่า "ปืน sputter" หรือ "S-ปืน" ผลิตกล่องจากกระดาษหลากหลาย รวมทั้งการผลิตกล่องจากกระดาษระนาบ ถูกจดสิทธิบัตร โดย Corbani แปงยังพัฒนาแหล่งผลิตกล่องจากกระดาษระนาบในปี 1974 และเครดิตเป็น นักประดิษฐ์ของแหล่งผลิตกล่องจากกระดาษระนาบสปัตเตอร์ ข้อดีของแหล่งสปัตเตอร์ผลิตกล่องจากกระดาษเหล่านี้ถูกว่า พวกเขาสามารถให้แหล่ง vapourization ระยะยาว อัตราสูง พื้นที่ขนาดใหญ่ อุณหภูมิต่ำซึ่งสามารถปฏิบัติงานที่ลดความดันก๊าซ และเสนออัตราสูงสปัตเตอร์กว่า แหล่งสปัตเตอร์ไม่ใช่แม่เหล็ก ด้วยลักษณะเหล่านี้เหนือกว่า สปัตเตอร์ผลิตกล่องจากกระดาษกลายเป็น เทคนิคการเคลือบ PVD กว้างสุด
ปฏิกิริยาสปัตเตอร์
ระยะเวลาปฏิกิริยาสปัตเตอร์แนะนำ โดย Veszi ในปี 1953 Sputter ปฏิกิริยาสะสมของแทนทาลัมไนไตรด์สำหรับตัวต้านทานแบบฟิล์มบางที่เป็นสมัครต้น อย่างไรก็ตามจนในกลางทศวรรษ 1970 ที่เริ่มฝาก sputter นี้ในเชิงโต้ตอบยากเคลือบบนเครื่องมือได้รับการพัฒนา และกลายเป็นจำหน่ายในต้นทศวรรษ 1980
ไม่สมดุลผลิตกล่องจากกระดาษและการจัดการผลิตกล่องจากกระดาษ "ฟิลด์ปิด"
ข้อเสียของแหล่งผลิตกล่องจากกระดาษต้นเหล่านี้อย่างใดอย่างหนึ่งคือว่า พลาสม่าได้อย่างมีประสิทธิภาพติดอยู่ใกล้กับพื้นผิวของเป้าหมายสปัตเตอร์ นี้หมายความ ว่า ก๊าซปฏิกิริยาอาจไม่แยกออกได้อย่างมีประสิทธิภาพใกล้พื้นผิว และการระดมยิงไอออนของพื้นผิว ส่งผลให้ฟิล์มคุณภาพต่ำ ปัญหาถูกแก้ไข โดยการเพิ่มแหล่งข้อมูลเสริมไอออไนซ์ หรือใช้ RF บางส่วน การประดิษฐ์ของการผลิตกล่องจากกระดาษที่ไม่สมดุลโดย Windows และ Savvides ในปี 1986 มีโซลูชันดี การผลิตกล่องจากกระดาษที่แจกให้อิเล็กตรอนบางส่วนหลบหนีจาก E เก็บกัก x ฟิลด์ B และสร้างพลาสม่าในภูมิภาคห่างจากพื้นผิวเป้าหมาย เมื่อหนีสนามแม่เหล็กถูกเชื่อมโยงในการผลิตกล่องจากกระดาษอื่น ๆ ไม่สมดุลแหล่ง (เหนือจรดใต้เสา), พื้นที่สร้างพลาสม่าสามารถมากเพิ่มขึ้น
โครงสร้างสีและสัณฐานวิทยา
มีการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนส่องกราด SEM ในปี 1965 สัณฐานวิทยาการเจริญเติบโตของการเคลือบฝากสามารถตรวจสอบได้ ในปี 1977 ธอร์นตันเผยแพร่ใน "โครงสร้างแบบโซน" (SZM) ลวดลายหลังจากแผนภาพ Movchin และ Demichin สำหรับเคลือบระเหย แผนภาพนี้เรียกว่า "แผนภาพของ Thornton" และแสดงความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะทางสัณฐานวิทยาเคลือบ อุณหภูมิสะสม และความดันในห้องสปัตเตอร์ แน่นอนความดันสปัตเตอร์กำหนดฟลักซ์และพลังงานของโทนพลังงานสูงที่สะท้อนจากแคโทดสปัตเตอร์ ดังนั้นแผนภาพแสดงระดับที่วัสดุฝากจะถูก bombarded โดยพลังอนุภาคในระหว่างสะสม ในปี 1984 เมซีเย บาน และรอยการกลั่นแบบโซนโครงสร้าง