توضیحات روش اسپاترینگ
اسپاترینگ یکی از روشهای لایه نشانی از فاز بخار است که بهطور عمده برای تولید فیلم فلزات از نانو تا میکرو میباشد. فرایند اسپاترینگ عبارت است از کندوپاش اتمهای یا مولکولهای منبع یا هدف(Target) و ایجاد یک فیلم با یونهای یک گاز خنثی که در پلاسما ایجاد شده و درمیدان ایجادکننده پلاسما شتاب میگیرند. مانند سایر روشهای لایه نشانی فیزیکی تحت شرایط خلا، روش کندوپاش نیز شامل سه مرحله ی تبخیر ماده ی منبع، انتقال بخار از منبع به جسم و تشکیل لایه نازک روی جسم با انباشت بخار منبع مورد نظر است.
در این روش، برای اینکه ماده ی منبع به فاز بخار درآید، از بر هم کنش فیزیکی ذرههایی که به ماده منبع برخورد میکنند استفاده میشود. ماده منبع که به ولتاژ منفی متصل است، نقش کاتد را دارد. با بمباران و برخورد ذرات پر انرژی به سطح منبع، اتمها یا مولکولهای آن از سطح جدا شده و به بیرون پرتاب میشوند و در میدان ایجادکننده ی پلاسما شتاب میگیرند. جسم مورد نظر به ولتاژ مثبت متصل است و در واقع نقش آند را دارد، بنابراین لایهای از جنس منبع روی آن انباشته میشود. این روش برای ایجاد پوشش و ساخت لایههای نازکی که کاربردهایی مانند اپتیکی، ذخیرهسازی مغناطیسی و… دارند، استفاده میشود.
مکانیزم فرآیند لایه نشانی
لایه نشانی اسپاترینگ بهطور ذاتی یک روش پوشش دهی خلاء است. در عمل ماده مورد نظر جهت لایه نشانی یا همان هدف در مقابل زیر لایه و در فشار اولیه مشخص قرار میگیرید. معمولترین شیوه تأمین یون، عبور مداوم گازی همچون آرگون است که فشار را افزایش داده قوس درخشان یا همان پلاسما (یکی از چهار فاز اصلی ماده) را تشکیل میدهد.
یونهای شتابدار انرژی جنبشی بسیار بالایی دارند به طوریکه رسیدن به این سطح انرژی با حرارت دادن به نمونه امکانپذیر نیست. به علاوه لایه ایجاد شده مورد اصابت ذرات مختلف اما کم انرژی مثل اتمهای هدف، یونهای برگشتی گاز آلاینده و غیره قرار میگیرند. بنابراین اندرکنش یون- سطح تنها منحصر به هدف نیست بلکه در سینیتیک جوانه زنی و رشد فیلم نیز تأثیر بسزایی دارد و کنترل بمباران یونی در هدف؛ خواص و ریزساختار فیلم را تعیین میکند. (منبع)
انواع روش اسپاترینگ
- اسپاترینگ الکترونیکی (Electronic Sputtering)
- اسپاترینگ پتانسیلی (Potential Sputtering)
- اسپاترینگ حکاکی و شیمیایی (Etching and Chemical Sputtering
دستورالعمل کار با دستگاه SC7610
در دستگاه لایه نشانی SC7610T، پلاسما با سه فاکتور در کنار هم تولید میشود که عبارت است از:
- وجود گاز آرگون
- وجود ولتاژ در محدوه ۱۲۰۰ ولت
- ایجاد خلاء
در محفظه ایجاد پلاسما، وجود خلاء نسبی و گاز آرگون بین یک سطح از فلز واسط که به پلاریته مثبت ۱۲۰۰ ولت متصل است و سطحی که قرار است این بارگذاری روی آن انجام شود باعت تولید اشعه UV (فرابنفش) یا تخلیه درخشان شده که همان شرایط پلاسما است. بر روی دستگاه محلی برای اتصال گاز آرگون (GAS IN) و محلی برای اتصال پمپ خلا در نظر گرفته شده است.
کلید های روی دستگاه و دستورالعمل کار با آن
- سلکتور TIME-SECOND مدت زمان آزمایش را تعیین می کند.
- شیر VENT در پایان فرایند برای گرفتن خلا از محفظه تشکیل پلاسما به کار میرود.
- شیر LEAKبرای کنترل جریان آرگون به محفظه تشکیل پلاسما به کار می رود که با افزایش گاز آرگون پلاسمای قوی تری تشکیل می شود دراستفاده از این شیر باید به میزان خلاء نیز توجه نمود.
- در شروع کار ابتدا کلید START_PUMP را فشار میدهیم بعد از فشار این کلید چراغ مربوط به آن باید روشن بماند.
- سپس از کلید SET_PLASMA برای چک کردن دستگاه در تولید پلاسما اطمینان حاصل میکنیم.
- بعد ازچک کردن و آماده بودن دستگاه با فشردن کلید START_PROCESS عملیات بعد از طی شدن زمان مشخص شده به اتمام میرسد.
- عقربه PROCESS CURRENT ma میزان جریان را اندازه می گیرد که انحراف آن به سمت راست نشان از تشکیل پلاسمای قویتر میباشد (انحراف عقربه بهتر است متعادل باشد نه کم و نه زیاد باشد)
- عقربه CHAMBER PROCESS mbar میزان خلاء در محفظه تشکیل پلاسما را نمایش می دهد که با چرخش شیر LEAK تغییر میکند.
نکته۱: اگر خلا در هر مرحله از کار افت کند دستگاه به صورت اتوماتیک عملیات را متوقف میکند.
نکته۲: اگر هریک از سه عامل وجود نداشته باشد نور UV در محفظه تشکیل پلاسما دیده نمی شود.