Viens. Pamatprincips: būtiskās atšķirības starp četrām tehnoloģijām
Galvenās atšķirības fizikālās nogulsnēšanās tehnoloģijās izriet no dažādiem fiziskajiem mehānismiem, kas "liek mērķa atomiem/joniem atdalīties no pamatmateriāla, veidojot gāzes fāzi". Šis pamata mehānisms tieši nosaka nākamās plānās plēves plēves veidošanās īpašības.
1. Iztvaikošanas nogulsnēšanās: galvenais process ir termiskā iztvaikošana. Sildīšanas avots (pretestība, elektronu stars, indukcijas karsēšana utt.) piešķir mērķa materiāla atomiem kinētisko enerģiju, liekot tiem pārvarēt starpatomiskos spēkus un izplūst, veidojot gāzveida atomus. Šie gāzveida atomi migrē uz substrāta virsmu vakuuma vidē un adsorbcijas, difūzijas un kodolu veidošanās rezultātā kļūst par plēvi. Gāzveida atomu enerģija ir salīdzinoši zema (0,1-1 eV), un izplūdes process ir maigs.
2. Uzputināšana: galvenā tehnoloģija ietver impulsa pārnešanu, izmantojot lielas-enerģijas daļiņu bombardēšanu. Vakuuma vidē augstas-enerģijas jonus (piemēram, Ar⁺) paātrina elektriskais lauks un lielā ātrumā bombardē mērķa materiālu. Impulsa pārneses rezultātā mērķa atomi atdalās no pamatmateriāla, veidojot izsmidzinātus atomus (enerģija 1–10 eV), kas pēc tam migrē un nogulsnējas plēvē. Salīdzinot ar iztvaikošanu, atoms izplūst pēkšņi, kā rezultātā tiek panākta labāka plēves saķere.
3. Daudzloka jonu pārklājums: galvenā tehnoloģija ir augstas -enerģijas jonu strāvas ģenerēšana, izmantojot vakuuma loka izlādi. Starp mērķa materiālu (katodu) un vakuuma kameru (anodu) tiek pielietota augstsprieguma{4}}gāze, lai izveidotu loka izlādi. Loka plankuma ārkārtīgi lielais enerģijas blīvums (10⁵-10⁷ W/cm²) liek mērķa materiālam lokāli izkausēt, iztvaikot un jonizēt (jonizācijas ātrums ir 60–90%, daudz augstāks nekā 5–10% izsmidzināšanas). Augstas enerģijas joni (10-100 eV) elektriskā lauka vadībā tiek nogulsnēti plēvē.
4. Jonu staru uzklāšana: galvenā tehnoloģija ir virziena augstas{1}}enerģijas jonu staru tiešā uzklāšana. Mērķa atomi vai gāzes molekulas tiek jonizētas un paātrinātas, izmantojot jonu avotu (Kaufman, ECR utt.), lai veidotu virziena jonu staru kūli ar kontrolējamu enerģiju un staru kūļa blīvumu. Šis stars tieši bombardē substrāta virsmu, neitralizē to un veido plēvi, panākot precīzu nogulsnēšanos.
Divas. Galvenās tehnoloģijas: iekārtu arhitektūra un galvenie vadības parametri
Principu atšķirības tieši rada būtiskas atšķirības iekārtu arhitektūrā, galvenajos komponentos un četru tehnoloģiju galvenajos vadības parametros. Šie tehniskie parametri nosaka to procesa elastību un pielietojuma scenārija pielāgojamību.
1. The core focus is on the heating source and vacuum control. The equipment consists of a vacuum chamber, heating source, crucible, substrate holder, and vacuum system. Resistance heating is low-cost but has limited temperature (≤1500℃), suitable for low-melting-point targets; electron beam heating has high temperature (>2000 grādi), piemērots augstu-kušanas-punktu mērķiem un ir visplašāk izmantotais; indukcijas apkure rada mazāk piesārņojuma, bet ir dārgāka. Galvenie parametri: vakuuma līmenis (10⁻³-10⁻⁵ Pa), sildīšanas jauda, substrāta temperatūra un iztvaikošanas laiks.
2. Izsmidzināšana: kodols ir "plazmas ģenerēšana un elektriskā lauka paātrinājums".
Galvenās sastāvdaļas ir plazmas ģenerēšana un elektriskā lauka paātrinājums. Aprīkojumā ietilpst vakuuma kamera, mērķa materiāls, substrāta turētājs, gāzes ievadīšanas sistēma, plazmas ģenerēšanas ierīce un barošanas sistēma. Galvenie veidi ir līdzstrāvas izsmidzināšana (piemērota vadošiem mērķiem), RF izsmidzināšana (piemērota mērķu izolācijai) un magnetronu izsmidzināšana (magnētiski ierobežota plazma, kas uzlabo efektivitāti un samazina bojājumus, visplašāk izmantotā). Galvenie parametri: vakuuma līmenis (10⁻¹-10⁻³ Pa), izsmidzināšanas gāzes spiediens, izsmidzināšanas jauda/spriegums, attālums no mērķa un substrāta un substrāta slīpuma spriegums.
3. Daudzloka jonu pārklājums: kodols ir "loka izlādes kontrole un jonu vadība".
Aprīkojumā ietilpst vakuuma kamera, vairāku -loka katoda mērķis, loka barošanas avots un substrāta nobīdes barošanas avots. Galvenais izaicinājums ir stabila loka punktu kontrole (ko vada magnētiskā ierobežojuma sistēma, lai vienmērīgi skenētu loka punktu, uzlabojot mērķa izmantošanu līdz vairāk nekā 60%). Reaktīvais pārklājums prasa precīzu reaktīvās gāzes plūsmas ātruma kontroli. Galvenie parametri ietver: loka strāvu/spriegumu, substrāta nobīdes spriegumu (-50–500 V), reaktīvās gāzes spiedienu un mērķa un pamatnes attālumu.
4. Jonu staru nogulsnēšanās: kodols atrodas "jonu avota un stara strāvas kontrolē".
Aprīkojumā ietilpst vakuuma kamera, jonu avots, staru kūļa fokusēšanas sistēma un īpaši -augsta vakuuma sistēma (10⁻⁵-10⁷ Pa). Kaufman jonu avots ir piemērots liela-laukuma nogulsnēšanai, savukārt ECR jonu avots var radīt augstas tīrības jonu starus. Dažās vienībās ir substrāta pirmapstrādes sistēma. Galvenie parametri ir: jonu staru enerģija, staru kūļa strāvas blīvums, fokusēšanas diapazons, vakuuma līmenis un substrāta temperatūra.
Trīs. Vispārējs pārskats: tehnoloģiskās priekšrocības un pielietojuma scenāriji
Četru fiziskās nogulsnēšanas tehnoloģiju priekšrocības un pielietojuma scenāriji tieši atspoguļo to principus un galvenās tehniskās īpašības. Dažādām tehnoloģijām ir atšķirīgs fokuss attiecībā uz plēves kvalitāti, nogulsnēšanas efektivitāti un izmaksu kontroli, un tās ir pielāgotas dažādām nozares vajadzībām.
1. Iztvaikošanas pārklājums: zemas-izmaksas, augstas-tīrības pakāpes pamata pārklājuma iespēja
Priekšrocības ietver vienkāršu aprīkojumu, zemas izmaksas, ērtu darbību, augstu plēves tīrību un ātru uzklāšanas ātrumu (0,1-10 μm/min). Tipiski lietojumi ir optiskās plānās plēves (pret-atstarojoši pārklājumi brillēm), dekoratīvās metāla plēves (plastmasas alumīnija pārklājums), pusvadītāju metāla elektrodi un pārtikas iepakojuma pārklājumi. Ierobežojumi ietver vāju plēves adhēziju un zemu blīvumu, kas padara to nepiemērotu daudzkomponentu sakausējumu un augstas kušanas temperatūras objektu pārklāšanai.
2. Izsmidzināšana: galvenā tehnoloģija ar līdzsvarotu veiktspēju un plašu savietojamību
Priekšrocības ietver augstu plēves blīvumu un spēcīgu adhēziju; saderība ar gandrīz visiem materiāliem (metāli, keramika, izolācijas materiāli utt.); vairāku-mērķu kop-izputināšana var precīzi sagatavot sakausējuma plēves; un magnetronu izsmidzināšana nodrošina līdzsvaru starp augstu kvalitāti un augstu efektivitāti. Tipiski lietojumi ietver: pusvadītāju mikroshēmu metalizāciju un dielektriskos slāņus, griezējinstrumentu cietos pārklājumus, fotoelektriskās caurspīdīgās vadošās plēves (ITO) un magnētiskās ierakstīšanas plēves. Ierobežojumi ietver: augstākas aprīkojuma izmaksas nekā iztvaikošana, nedaudz zemāks nogulsnēšanās ātrums un plēves tīrība, ko ietekmē gāzes apstākļi.
3. Daudzloka jonu pārklājums: vēlamā izvēle nodilumizturīgiem-pārklājumiem ar augstu adhēziju un augstu cietību.
Priekšrocības ietver īpaši spēcīgu plēves saķeri, augstu blīvumu, augstu cietību un izcilu nodilumizturību. Tas var nodrošināt vairāku-elementu kop-nogulsnēšanos un reaktīvo pārklājumu ar salīdzinoši ātru nogulsnēšanās ātrumu (0,5{5}}5 μm/min). Tipiski lietojumi ir: instrumentu un veidņu pārklājums (TiAlN pārklājums), nodilumizturīgs- un korozijizturīgs-pārklājums kosmosa komponentiem un rūdošs pārklājums mehāniskām daļām. Ierobežojumi ietver: augstu plēves virsmas raupjumu (mērķa pilienu iegulšana), augstas aprīkojuma izmaksas un nepiemērotību karstumjutīgām pamatnēm.
4. Jonu staru pārklāšana: augstas-precizitātes, ļoti vadāma precīza pārklājuma tehnoloģija
Priekšrocības ietver ārkārtīgi augstu procesa vadāmību, kas nodrošina nanometru-līmeņa biezuma kontroli (kļūda ir mazāka par vai vienāda ar 1 nm), augsts plēves blīvums, gluda virsma, augsta tīrība un selektīvs pārklājums. Tipiski pielietojumi ir: precīzas plānās plēves mikro/nano elektroniskām ierīcēm, precīzas optiskās plēves (augstas-atstarojošas plēves lāzerlēcām), biomedicīnas pārklājumi un pārklājumi kosmosa precizitātes komponentiem. Ierobežojumi ietver: augstās aprīkojuma izmaksas (5-10 reizes salīdzinājumā ar parasto aprīkojumu), ārkārtīgi zemu nogulsnēšanās ātrumu (0,001–0,1 μm/min), nepiemērotu masveida ražošanai lielā platībā un augstas tehniskās barjeras.
