מבוא להיסטוריה של פיתוח טכנולוגיית אידוי

תהליך חימום חומרים מוצקים בסביבת ואקום גבוה כדי להפוך אותם לסובלימטיביים או להתאדות ולהשקיע אותם על מצע ספציפי לקבלת שכבה דקה ידוע כציפוי אידוי בוואקום (המכונה ציפוי אידוי).

ההיסטוריה של הכנת שכבות דקות בתהליך אידוי בוואקום ניתן לייחס לשנות ה-1850. בשנת 1857, מ. פאראר החל בניסיון ציפוי בוואקום על ידי אידוי חוטי מתכת בחנקן ליצירת שכבות דקות. בשל טכנולוגיית הוואקום הנמוכה באותה תקופה, הכנת שכבות דקות בדרך זו הייתה גוזלת זמן רב ולא מעשית. עד 1930, משאבת דיפוזיה של שמן הוקמה מערכת שאיבה מכנית משותפת, טכנולוגיית הוואקום התפתחה במהירות, רק כדי להפוך את ציפוי האידוי וההתזה לטכנולוגיה מעשית.

למרות שאידוי בוואקום הוא טכנולוגיית ציפוי שכבה דקה עתיקה, זוהי השיטה הנפוצה ביותר במעבדות ובתעשייה. יתרונותיה העיקריים הם תפעול פשוט, שליטה קלה בפרמטרי הציפוי וטוהר גבוה של השכבות המתקבלות. ניתן לחלק את תהליך ציפוי הוואקום לשלושה שלבים הבאים.

1) חומר המקור מחומם ומומס כדי להתאדות או לעבור סובלימציה; 2) האדים מוסרים מחומר המקור כדי להתאדות או לעבור סובלימציה.

2) אדים מועברים מחומר המקור למצע.

3) האדים מתעבים על פני המצע ויוצרים שכבה מוצקה.

אידוי ואקום של שכבות דקות, בדרך כלל שכבות פוליקריסטליות או אמורפיות, גדילה דומיננטית של שכבות לאי, היא דרך שני תהליכים של נוקלאציה וסרט. האטומים (או המולקולות) המתאדים מתנגשים עם המצע, חלקם יוצרים חיבור קבוע למצע, חלקם יוצרים ספיחה ואז אידוי מהמצע, וחלקם מוחזרים ישירות מפני השטח של המצע. הידבקות האטומים (או המולקולות) לפני השטח של המצע עקב תנועה תרמית יכולה לנוע לאורך המשטח, כגון מגע עם אטומים אחרים שיצטברו לצבירים. צבירים נוטים להתרחש כאשר הלחץ על פני השטח של המצע גבוה, או בשלבי הפירוק של מצע הגביש, מכיוון שזה ממזער את האנרגיה החופשית של האטומים הספוחים. זהו תהליך נוקלאציה. שקיעת אטומים (מולקולות) נוספת גורמת להתפשטות הצבירים (גרעינים) בצורת אי שהוזכרו לעיל עד שהם מתארכים לסרט רציף. לכן, המבנה והתכונות של שכבות פוליקריסטליות המתאדות בוואקום קשורים קשר הדוק לקצב האידוי ולטמפרטורת המצע. באופן כללי, ככל שטמפרטורת המצע נמוכה יותר, כך קצב האידוי גבוה יותר, כך גרגירי הסרט דקים וצפופים יותר.

–מאמר זה פורסם על ידייצרן מכונות ציפוי ואקוםגואנגדונג ז'נהואה