Mae anweddiad a sputtering ill dau yn perthyn idyddodiad anwedd corfforol (PVD). Mae'r ddau yn trosglwyddo metel o ddeunydd ffynhonnell i wyneb sampl. Fodd bynnag, nid yw "gallu ffurfio cotio" yn golygu bod y ffilmiau canlyniadol yn union yr un fath.
Gellir archwilio'r gwahaniaethau trwy fynd i'r afael â thri chwestiwn allweddol: Sut mae deunydd yn gadael y ffynhonnell? Sut mae gronynnau'n teithio ar draws y siambr wactod? Ar ôl cyrraedd yr wyneb, faint o'u hegni a'u gwybodaeth gyfeiriadol sy'n cael eu cadw?
01｜Peidiwch â Rhuthro i Gymharu Rhinweddau a Dirywiadau - Yn Gyntaf Deall Sut Mae Metelau'n cael eu Cynhyrchu
Mae anweddiad thermol yn dibynnu ar gychod, ffilamentau neu grwsiblau wedi'u gwresogi'n wrthiannol i gynhesu'r deunydd ffynhonnell nes iddo ddatblygu digon o bwysau anwedd.
Mae anweddiad pelydr-electron yn defnyddio pelydr electron â ffocws i ganolbwyntio egni ar ranbarthau lleol o'r deunydd ffynhonnell, gan ei wneud yn addas ar gyfer deunyddiau sydd angen tymereddau ffynhonnell llawer uwch.
Er bod eu mecanweithiau gwresogi yn wahanol, mae'r broses sylfaenol ddilynol yn debyg: mae'r deunydd ffynhonnell yn trawsnewid i'r cyfnod nwy, yn teithio trwy'r siambr pwysedd isel tuag at wyneb y sampl oerach, lle mae'n arsugniad, yn cnewyllo, ac yn cyfuno'n raddol i haen ffilm denau.
Nid yw sputtering Magnetron yn "berwi" y deunydd targed. Mae'r nwy sy'n gweithio yn gyffrous i ffurfio plasma. Mae Ionau yn ennill ynni ger yr wyneb targed ac yn peledu'r targed. Mae rhaeadrau gwrthdrawiadau yn taro atomau targed allan o'r wyneb. Yna mae'r gronynnau sy'n cael eu taflu allan yn teithio trwy'r nwy sy'n gweithio ac yn cyrraedd y sampl. Prif swyddogaeth y maes magnetig yw cyfyngu electronau'n fwy effeithiol ger yr wyneb targed, gan hybu effeithlonrwydd ionization ac arllwys.
Mae'r fflwcs gwirioneddol a adneuwyd ar y sampl yn dal i gael ei effeithio gan geometreg darged, dosbarthiad maes magnetig, pwysau gweithio, pellter targed-i-swbstrad, safle gosodiadau, a modd mudiant sampl.
02｜Nid Manyleb Dyfais mo Cyfeiriadedd, Ond Canlyniad Cludo Gronynnau
Mewn anweddiad gwactod uchel confensiynol, mae gwrthdrawiadau cyfnod nwy rhwng y ffynhonnell a'r sampl yn brin. Mae gronynnau'n teithio bron mewn llinellau syth. Mae arwynebau'r sampl sy'n wynebu'r ffynhonnell yn derbyn fflwcs gronynnau yn hawdd, tra gall ardaloedd sy'n cael eu cysgodi gan risiau neu waliau ochr ffotoresistol brofi effeithiau cysgodi. Dyma'r "dyddodiad llinell-golwg" adnabyddus.
Fodd bynnag, nid yw cyfeiriadedd yn cael ei bennu gan y term "anweddiad" yn unig. Mae dimensiynau ffynhonnell, pellter ffynhonnell-i-sampl, ongl gogwyddo sampl, cysgodi gosodiadau, a modd cylchdroi i gyd yn newid ongl ddigwyddiad gronynnau sy'n cyrraedd. Gyda lleoliad swbstrad gogwyddo neu fudiant planedol, gall yr un system anweddu wella'r cwmpas wal ochr yn weithredol ar gyfer rhai nodweddion.
Mae sputtering yn gofyn am ollyngiad trydanol parhaus o fewn amgylchedd gweithio-nwy penodol. Ar ôl i atomau targed adael yr arwyneb targed, gallant wrthdaro ag atomau nwy a chael eu taflwybrau wedi'u hailddosbarthu. At hynny, nid yw'r targed ei hun yn ffynhonnell bwynt ddelfrydol. O ganlyniad, mae sputtering confensiynol fel arfer yn darparu dosbarthiad onglog ehangach o ronynnau digwyddiad i'r sampl o'i gymharu ag anweddiad safonol. Serch hynny, mae'r datganiad nad oes gan "sputtering unrhyw gyfeiriadedd" yr un mor anghywir. Mae gostwng neu godi'r pwysau gweithio, addasu'r pellter targed-i-swbstrad, defnyddio strwythurau gwrthdaro, ac ail-leoli'r sampl i gyd yn addasu amlder gwrthdrawiadau a dosbarthiad ongl digwyddiad. Gall gwasgedd uwch ehangu lledaeniad onglog gronynnau a gall hefyd achosi i ronynnau sy'n cyrraedd golli mwy o egni.
03｜Pam Mae Un Broses yn Ffafrio Codi Ymadael Tra Mae'r Arall yn Perfformio'n Well ar gyfer Cwmpas Cam
Mae gwahaniaethau mewn cyfeiriadedd yn cynyddu wrth ddod ar draws strwythurau tri dimensiwn. Egwyddor sylfaenol codi i ffwrdd yw agoriadau patrwm yn yr haen ffotoresist yn gyntaf, gosod ffilm dros y swbstrad cyfan, ac yna toddi'r ffotoresist i dynnu'r ffilm ar ben y gwrthydd gyda'i gilydd.
Ar gyfer codiad llwyddiannus yn llwyddiannus, yn ddelfrydol ni ddylai'r ffilm darged ar y swbstrad y tu mewn i'r agoriadau ffurfio cysylltiad parhaus â'r ffilm ar ben y gwrthydd ar hyd y waliau ochr. Mae anweddiad gyda chyfeiriadedd llinell-golwg cryf yn tueddu i greu toriad trwch ger waliau ochr y gwrthydd.
04｜Yr hyn y mae'r swbstrad yn ei brofi'n mynd ymhell y tu hwnt "Yn syml, Cael eich Gorchuddio â Haen Fetel"
Mae anweddiad yn aml yn cael ei ddisgrifio'n fras fel "ysgafn", tra bod sbuttering yn cael ei ystyried yn un â "peledu cryf".
Mae gan y ddau ganfyddiad seiliau ffeithiol, ond nid yw'r naill na'r llall yn wir annibynnol ar amodau offer a phroses.
Yn ystod anweddiad, efallai y bydd y sampl yn dal i brofi cynnydd tymheredd a achosir gan ymbelydredd thermol, amlygiad ffynhonnell gwres, a hyd dyddodiad.
Ar gyfer systemau pelydr electron, rhaid hefyd ystyried ffactorau ychwanegol megis electronau, pelydrau-X, deunydd ffynhonnell yn tasgu a gronynnau.
Ni ddylid ystyried bod polymerau, ffotoresyddion, haenau ymdoddbwynt isel na dyfeisiau sy’n sensitif i ymbelydredd yn ddiogel ar sail enw’r broses yn unig. Mewn amgylchedd sbuttering, ar wahân i atomau targed, gall fflwcsau o ïonau, electronau, niwtralau adlewyrchiedig ac amhureddau fod yn bresennol hefyd. Mae gogwydd swbstrad, lleoliad plasma a phwysau gweithio yn newid y mewnbwn egni gwirioneddol a gyflwynir i'r sampl. Gall ynni cymedrol hyrwyddo mudo arwyneb a bondio rhyngwynebol, tra gall egni gormodol arwain at godiad tymheredd, addasu arwyneb, ail-sbutter neu ddifrod i haenau sensitif.
Felly, wrth drafod goddefgarwch sampl, ni ddylai un ofyn yn unig "a yw'r tymheredd yn uchel". Mae angen ystyried hefyd yr hyn y mae arwyneb y sampl yn ei gynnwys, p'un a yw haenau ocsid tenau neu ddeunyddiau dau-ddimensiwn yn gorwedd oddi tano, a yw'r ffotoresydd yn dal i fod yn bresennol, a yw gwneuthuriad y ddyfais wedi'i gwblhau, ac a ganiateir anelio neu lanhau ôl-broses.
05｜Pam mai Datganiad Man Cychwyn yn unig yw "Ffilmiau Sputtered"
Nid yw ffilm denau yn disgyn fel bloc solet o fetel. Yn lle hynny, mae gronynnau sy'n dod i mewn yn arsugno'n gyntaf ac yn cnewyllo i ffurfio ynysoedd. Yna mae'r ynysoedd hyn yn tyfu ac yn cyfuno, gan ddatblygu yn ffilm barhaus yn y pen draw. Mae egni gronynnau sy'n cyrraedd, tymheredd y swbstrad, cyfradd dyddodiad, ongl ddigwyddiad, glendid wyneb, a nwy gweddilliol i gyd yn rheoli symudedd wyneb gronynnau, ac yn addasu maint grawn, mandylledd, garwedd, gwead a straen gweddilliol. Mae'r gronynnau sputtered egnïol a'r llifau egni cysylltiedig yn gyffredinol yn arwain at ddisgwyliadau o symudedd wyneb gwell a ffilmiau cymharol drwchus.
Serch hynny, gall ffilmiau sputtered hefyd ddatblygu strwythurau colofnog mandyllog, straen sylweddol neu garwedd uchel o dan amodau pwysau gweithio uchel, colled ynni gwrthdrawiadol sylweddol, onglau digwyddiad anffafriol, neu amodau arwyneb annigonol. Nid yw ffilmiau anwedd ychwaith yn gynhenid fandyllog. Bydd addasiadau i dymheredd swbstrad, cyfradd dyddodiad, triniaeth arwyneb a mewnbynnau egni ategol yn yr un modd yn newid ymddygiad cnewyllol a thyfiant.
Nid yw dwysedd ffilm uwch yn trosi'n awtomatig i ddyfeisiau sy'n perfformio'n well. Gall electrodau metelaidd roi blaenoriaeth uwch ar wrthwynebiad cyswllt ac uniondeb ymyl; gall strwythurau optegol ganolbwyntio mwy ar garwedd a chysonion optegol; mae strwythurau crog yn sensitif iawn i straen; mae haenau rhwystr trylediad yn rhoi sylw manwl i ddilyniant a llwybrau diffyg. Disgrifiad materol yn unig yw "trwchus". Yn y pen draw, rhaid gwerthuso perfformiad yn erbyn gofynion swyddogaethol y cymhwysiad ffilm denau.
Crynodeb
Gall anweddiad a sbwteri ddyddodi metelau, ac eto nid ydynt yn opsiynau botwm gwthio cyfnewidiadwy. Mae anweddiad yn anweddu deunyddiau i'r cyfnod nwy trwy wresogi ac yn dangos cyfeiriadedd llinell-golwg cryf o dan amodau arferol. Mae sputtering yn rhyddhau atomau targed trwy beledu ïon; yn gyffredinol mae gwrthdrawiadau o fewn geometreg nwy ac offer gweithiol yn cynhyrchu ystod ehangach o onglau cyrraedd.
Mae hawliadau fel "anweddiad yn well" neu "sputtering is better" yn gynamserol. Dylai llwybr proses addas esbonio sut mae gronynnau'n cyrraedd y nodweddion, nodi pa leoliad fydd yn cael ei archwilio ar gyfer isafswm trwch ffilm, pa fathau o fethiannau i'w rhagweld, a pha feini prawf terfynol a ddefnyddir i farnu a yw'r haen ffilm denau wedi cyflawni ei swyddogaeth arfaethedig yn wirioneddol.
