גורמי תהליך ומנגנונים המשפיעים על איכות התקני שכבה דקה (חלק 1)

ייצור התקני סרט אופטי דק מתבצע בתא ואקום, וצמיחת שכבת הסרט היא תהליך מיקרוסקופי. עם זאת, כיום, התהליכים המקרוסקופיים שניתן לשלוט בהם ישירות הם כמה גורמים מקרוסקופיים שיש להם קשר עקיף לאיכות שכבת הסרט. למרות זאת, באמצעות מחקר ניסיוני מתמשך ארוך טווח, אנשים מצאו את הקשר הקבוע בין איכות הסרט לגורמים מאקרו אלה, אשר הפך למפרט תהליך המנחה את ייצור התקני העברת סרט, וממלא תפקיד חשוב בייצור התקני סרט אופטי דק באיכות גבוהה.

1. השפעת ציפוי ואקום

השפעת דרגת הוואקום על תכונות הסרט נובעת מאובדן אנרגיה ותגובה כימית הנגרמת על ידי התנגשות פאזת הגז בין הגז השיורי לבין אטומי ומולקולות הסרט. אם דרגת הוואקום נמוכה, ההסתברות להתמזגות בין מולקולות האדים של חומר הסרט לבין מולקולות הגז הנותרות עולה, והאנרגיה הקינטית של מולקולות האדים מצטמצמת מאוד, מה שגורם למולקולות האדים לא להגיע למצע, או לא לפרוץ את שכבת ספיחת הגז שעל המצע, או בקושי לפרוץ את שכבת ספיחת הגז אך אנרגיית הספיחה עם המצע קטנה מאוד. כתוצאה מכך, הסרט המופקד על ידי התקני סרט דק אופטי הוא רופף, צפיפות ההצטברות נמוכה, החוזק המכני ירוד, ההרכב הכימי אינו טהור, ומקדם השבירה והקשיות של שכבת הסרט ירודים.

באופן כללי, עם עליית הוואקום, מבנה הסרט משתפר, ההרכב הכימי הופך טהור, אך המאמץ עולה. ככל שטוהר הסרט המתכתי וסרט המוליך למחצה גבוה יותר, כך ייטב, והם תלויים במידת הוואקום, הדורשת חלל ישיר גבוה יותר. התכונות העיקריות של הסרטים המושפעות ממידת הוואקום הן מקדם שבירה, פיזור, חוזק מכני וחוסר מסיסות.
2. השפעת קצב השקיעה

קצב השקיעה הוא פרמטר תהליך המתאר את מהירות השקיעה של הסרט, המתבטאת בעובי הסרט הנוצר על פני הציפוי ביחידת זמן, והיחידה היא ננומטר·שנייה-1.

לקצב השקיעה יש השפעה ברורה על מקדם השבירה, הקשיחות, החוזק המכני, ההידבקות והמאמץ של הסרט. אם קצב השקיעה נמוך, רוב מולקולות האדים חוזרות מהמצע, היווצרות גרעיני הגביש איטית, ועיבוי יכול להתבצע רק על אגרגטים גדולים, ובכך הופך את מבנה הסרט לרפוי. עם העלייה בקצב השקיעה, ייווצר סרט דק וצפוף, פיזור האור יקטן והקשיות תגדל. לכן, כיצד לבחור נכון את קצב השקיעה של הסרט הוא נושא חשוב בתהליך האידוי, והבחירה הספציפית צריכה להיקבע בהתאם לחומר הסרט.

ישנן שתי שיטות לשיפור קצב השקיעה: (1) שיטת הגדלת טמפרטורת מקור האידוי (2) שיטת הגדלת שטח מקור האידוי.