การทับถมของ Sputter

การตกตะกอน ของ สปัตเตอร์เป็น วิธีการ สะสมไอน้ำทางกายภาพ (PVD) ของ การสะสมตัว ฟิล์มบาง โดยการ สปัตเตอร์ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการพ่นวัสดุออกจาก "เป้าหมาย" ซึ่งเป็นแหล่งที่มาบน "พื้นผิว" เช่นเวเฟอร์ซิลิกอน Resputtering คือ re-emission ของวัสดุที่ฝากในระหว่างขั้นตอนการทับถมโดยการทิ้งไอออนหรืออะตอม อะตอมที่กระจัดกระจายออกจากเป้าหมายมีการกระจายพลังงานกว้างโดยทั่วไปจะมีหลายสิบ eV (100,000 K) ไอออนที่ปนเปื้อน (โดยทั่วไปแล้วเศษของอนุภาคที่ปนเปื้อนจะถูกทำให้เป็นไอออนได้ประมาณ 1%) สามารถบินจากเป้าหมายไปยังเส้นตรงและส่งผลกระทบอย่างกระปรี้กระเปร่าบนพื้นผิวหรือห้องสูญญากาศ (ทำให้เกิดการเสียดสี) หรือเมื่อความกดดันของแก๊สสูงขึ้นไอออนจะปะทะกับอะตอมของแก๊สที่ทำหน้าที่เป็นผู้ดูแลและเคลื่อนย้ายไปสู่พื้นผิวหรือผนังห้องสุญญากาศและควบแน่นหลังจากผ่านการ เดินแบบสุ่ม ช่วงทั้งหมดจากการใช้พลังงานจากพลังงานสูงเพื่อการเคลื่อนไหวที่อุณหภูมิต่ำจะสามารถเข้าถึงได้โดยการเปลี่ยนความดันก๊าซพื้นหลัง ก๊าซสปัตเตอร์มักเป็นก๊าซเฉื่อยเช่นอาร์กอน สำหรับการถ่ายโอนโมเมนตัมที่มีประสิทธิภาพน้ำหนักของอะตอมของแก๊สสปัตเตอร์ควรอยู่ใกล้เคียงกับน้ำหนักอะตอมของเป้าหมายดังนั้นเมื่อใช้ธาตุนีออนแบบสปัตเตอเรอร์จะดีกว่าในขณะที่ใช้ธาตุหนักคริปทอนหรือซีนอน นอกจากนี้ยังสามารถใช้แก๊สปฏิกิริยากับสารประกอบตะกั่วได้ สารประกอบนี้สามารถเกิดขึ้นได้บนพื้นผิวเป้าหมายในระหว่างการบินหรือบนพื้นผิวขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของกระบวนการ ความพร้อมใช้งานของพารามิเตอร์หลายอย่างที่ควบคุมการสะสมตัวของสปัตเตอร์ทำให้เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน แต่ยังช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถควบคุมการเติบโตและโครงสร้างจุลภาคได้มากขึ้น

ใช้

หนึ่งในการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่แพร่หลายมากที่สุดของการสะสมทับถมซึ่งยังคงเป็นหนึ่งในแอพพลิเคชันที่สำคัญที่สุดคือการผลิต ฮาร์ดดิสก์ คอมพิวเตอร์ การสเปรย์มีการใช้อย่างกว้างขวางใน อุตสาหกรรม เซมิคอนดักเตอร์ เพื่อฝากฟิล์มบาง ๆ ของวัสดุต่างๆใน การ ประมวลผล วงจรรวม นอกจากนี้ยังมีการ เคลือบสารเคลือบสีเรืองแสง บนกระจกสำหรับการ ใช้งาน ทางแสง ด้วยการสปัตเตอร์ เนื่องจากอุณหภูมิพื้นผิวต่ำที่ใช้การสปัตเตอร์เป็นวิธีที่เหมาะสำหรับการฝังโลหะสัมผัสสำหรับ ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง ๆ อีกอย่างหนึ่งที่คุ้นเคยคือการใช้สปัตเตอร์เป็น สารเคลือบผิว ต่ำที่ทำ จาก แก้ว ซึ่งใช้ในหน้าต่างบานหน้าต่างคู่ การเคลือบผิวเป็นสารเคลือบหลายชั้นที่มีส่วนผสมของ เงิน และโลหะ ออกไซด์ เช่น สังกะสีออกไซด์ ดีบุกออกไซด์ หรือ ไททาเนียมไดออกไซด์ อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ได้พัฒนาไปจนถึงการเคลือบด้วยเครื่องมือด้วยการใช้ไนไตรด์ที่เจือปนเช่น ไททาเนียมไนไตรด์ ทำให้เกิดขนแข็งสีทองที่คุ้นเคย การสปัตเตอร์ยังใช้เป็นขั้นตอนในการฝากชั้นโลหะ (เช่นอลูมิเนียม) ในระหว่างการสร้างแผ่นซีดีและดีวีดี

พื้นผิวฮาร์ดดิสก์ใช้ CrOx แบบกระจัดกระจายและวัสดุอื่น ๆ ที่ปนเปื้อน การสเปรย์เป็นหนึ่งในกระบวนการหลักในการผลิต ท่อนำ แสง และเป็นอีกวิธีหนึ่งในการ ผลิตเซลล์สุริยะเซลล์แสงอาทิตย์ที่ มีประสิทธิภาพ

เคลือบด้วยสเปรย์

การเคลือบผิวด้วยสเปรย์ใน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด เป็นขั้นตอนการทับถมของ สปัทเทอร์ เพื่อปกคลุมชิ้นงานทดสอบด้วยวัสดุที่ทำจากวัสดุบาง ๆ โดยทั่วไปจะเป็นโลหะเช่นโลหะผสม ทองคำ / แพลเลเดียม (Au / Pd) จำเป็นต้องมีการเคลือบผิวเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันการชาร์จชิ้นงานด้วยลำแสงอิเล็กตรอนในโหมด SEM แบบเดิม (สูงสูญญากาศและแรงดันไฟฟ้าสูง) แม้ว่าโลหะเคลือบจะมีประโยชน์ในการเพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียง (โลหะหนักเป็นตัวส่งอิเล็กตรอนแบบ secondary ที่ดี) แต่มีคุณภาพต่ำเมื่อใช้ X-ray spectroscopy ด้วยเหตุนี้เมื่อใช้สเปกโตรสโคปรังสีเอกซ์จึงเป็นที่ต้องการเคลือบคาร์บอน

เปรียบเทียบกับวิธีการสะสมอื่น ๆ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการทับถมของสปัตเตอร์คือแม้แต่วัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงมากก็จะถูกป่นออกได้ง่ายขณะที่การระเหยของสารเหล่านี้ในเครื่องระเหยความต้านทานหรือ เซลล์ Knudsen เป็นปัญหาหรือเป็นไปไม่ได้ การอัดฉีดของฟิล์มมีองค์ประกอบใกล้เคียงกับวัสดุต้นทาง ความแตกต่างนี้เกิดจากองค์ประกอบที่แตกต่างกันไปเนื่องจากมวลที่ต่างกัน (องค์ประกอบของแสงจะถูกเบนออกได้ง่ายขึ้นโดยแก๊ส) แต่ความแตกต่างนี้คงที่ ฟิล์มสปันเลอร์มักมีการยึดเกาะที่ดีกับพื้นผิวมากกว่าฟิล์มระเหย เป้าหมายประกอบด้วยวัสดุจำนวนมากและไม่มีการบำรุงรักษาทำให้เทคนิคเหมาะสำหรับการใช้งานที่สูญญากาศเป็นพิเศษ แหล่งของการสปัตเตอร์ไม่มีส่วนที่ร้อน (เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนพวกเขามักจะระบายความร้อนด้วยน้ำ) และเข้ากันได้กับแก๊สปฏิกิริยาเช่นออกซิเจน การสปัตเตอร์สามารถทำได้จากบนลงล่างขณะที่การระเหยของน้ำจะต้องดำเนินการด้านล่างขึ้น กระบวนการขั้นสูงเช่นการเจริญเติบโตของ epitaxial เป็นไปได้

ข้อเสียของกระบวนการสปัตเตอร์คือกระบวนการนี้ยากที่จะรวมกับการยกขึ้นเพื่อจัดโครงสร้างฟิล์ม เนื่องจากการแพร่กระจายการกระจายตัวซึ่งเป็นลักษณะของการสปัตเตอร์ทำให้เงาเต็มรูปแบบเป็นไปไม่ได้ ดังนั้นหนึ่งไม่สามารถ จำกัด อย่างเต็มที่ที่อะตอมไปซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาการปนเปื้อน นอกจากนี้การควบคุมที่ใช้งานสำหรับการเจริญเติบโตแบบทีละชั้นเป็นเรื่องยากเมื่อเทียบกับการใช้เลเซอร์พัลซิ่งและก๊าซสปัตเตอร์เฉื่อยเกิดขึ้นในฟิล์มที่กำลังเติบโตเป็นสิ่งสกปรก การปลดปล่อยด้วยเลเซอร์พัลซ์เป็นรูปแบบของเทคนิคการสลายตัวของสปัตเตอร์ซึ่งใช้ลำแสงเลเซอร์สำหรับการสปัตเตอร์ บทบาทของไอออนที่ปนเปื้อนและความร้อนและก๊าซพื้นหลังได้รับการตรวจสอบอย่างเต็มที่ในระหว่างขั้นตอนการทับถมด้วยเลเซอร์พัลซิ่ง