เทคโนโลยีการเคลือบแบบสปัตเตอร์

1、คุณสมบัติของการเคลือบแบบสปัตเตอร์
เมื่อเปรียบเทียบกับการเคลือบด้วยการระเหยสูญญากาศแบบธรรมดา การเคลือบแบบสปัตเตอร์จะมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
(1) สามารถสปัตเตอร์สารใดๆ ก็ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุและสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวสูง แรงดันไอต่ำ ตราบใดที่เป็นของแข็ง ไม่ว่าจะเป็นโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ ฉนวน สารประกอบและส่วนผสม ฯลฯ ไม่ว่าจะเป็นบล็อก วัสดุที่เป็นเม็ดสามารถใช้เป็นวัสดุเป้าหมายได้ เนื่องจากการสลายตัวและการแยกส่วนเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยเมื่อสปัตเตอร์วัสดุฉนวนและโลหะผสม เช่น ออกไซด์ จึงสามารถใช้เตรียมฟิล์มบางและฟิล์มโลหะผสมที่มีส่วนประกอบที่สม่ำเสมอคล้ายคลึงกับวัสดุเป้าหมาย และแม้แต่ฟิล์มตัวนำยิ่งยวดที่มีองค์ประกอบที่ซับซ้อน นอกจากนี้ วิธีการสปัตเตอร์แบบปฏิกิริยาสามารถใช้ผลิตฟิล์มของสารประกอบที่แตกต่างจากวัสดุเป้าหมายโดยสิ้นเชิง เช่น ออกไซด์ ไนไตรด์ คาร์ไบด์ และซิลิไซด์
(2) การยึดเกาะที่ดีระหว่างฟิล์มที่สปัตเตอร์กับพื้นผิว เนื่องจากพลังงานของอะตอมที่สปัตเตอร์นั้นสูงกว่าพลังงานของอะตอมที่ระเหยไป 1-2 เท่า การแปลงพลังงานของอนุภาคพลังงานสูงที่สะสมบนพื้นผิวจึงสร้างพลังงานความร้อนที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มการยึดเกาะของอะตอมที่สปัตเตอร์กับพื้นผิว อะตอมที่สปัตเตอร์พลังงานสูงบางส่วนจะถูกฉีดเข้าไปในระดับที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดชั้นที่เรียกว่าชั้นการแพร่กระจายเทียมบนพื้นผิว ซึ่งอะตอมที่สปัตเตอร์และอะตอมของวัสดุพื้นผิวจะ "ผสมกัน" ได้ นอกจากนี้ ในระหว่างการโจมตีด้วยอนุภาคที่สปัตเตอร์ พื้นผิวจะได้รับการทำความสะอาดและเปิดใช้งานในโซนพลาสมาเสมอ ซึ่งจะกำจัดอะตอมตกตะกอนที่ยึดเกาะไม่ดี ทำให้พื้นผิวพื้นผิวบริสุทธิ์และเปิดใช้งาน เป็นผลให้การยึดเกาะของชั้นฟิล์มที่สปัตเตอร์กับพื้นผิวเพิ่มขึ้นอย่างมาก
(3) ความหนาแน่นสูงของการเคลือบแบบสปัตเตอร์ รูเข็มน้อยลง และชั้นฟิล์มที่มีความบริสุทธิ์สูงขึ้น เนื่องจากไม่มีการปนเปื้อนจากเบ้าหลอม ซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ในการสะสมไอสูญญากาศระหว่างกระบวนการเคลือบแบบสปัตเตอร์
(4) การควบคุมและความสามารถในการทำซ้ำของความหนาของฟิล์มได้ดี เนื่องจากสามารถควบคุมกระแสการคายประจุและกระแสเป้าหมายแยกกันในระหว่างการเคลือบแบบสปัตเตอร์ ความหนาของฟิล์มจึงสามารถควบคุมได้โดยการควบคุมกระแสเป้าหมาย ดังนั้น ความสามารถในการควบคุมความหนาของฟิล์มและความสามารถในการทำซ้ำของความหนาของฟิล์มโดยการสปัตเตอร์เคลือบแบบสปัตเตอร์หลายครั้งจึงดี และสามารถเคลือบฟิล์มที่มีความหนาที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ การเคลือบแบบสปัตเตอร์ยังสามารถทำให้ความหนาของฟิล์มสม่ำเสมอบนพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ อย่างไรก็ตาม สำหรับเทคโนโลยีการเคลือบแบบสปัตเตอร์ทั่วไป (ส่วนใหญ่เป็นการสปัตเตอร์ไดโพล) อุปกรณ์มีความซับซ้อนและต้องใช้อุปกรณ์แรงดันสูง ความเร็วในการสร้างฟิล์มของการเคลือบแบบสปัตเตอร์ต่ำ อัตราการเคลือบแบบระเหยสูญญากาศอยู่ที่ 0.1~5 นาโนเมตร/นาที ในขณะที่อัตราการสปัตเตอร์อยู่ที่ 0.01~0.5 นาโนเมตร/นาที อุณหภูมิพื้นผิวจะเพิ่มขึ้นสูงและเสี่ยงต่อก๊าซเจือปน ฯลฯ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการพัฒนาเทคโนโลยีการสปัตเตอร์ RF และการสปัตเตอร์แมกนีตรอน จึงมีความก้าวหน้าอย่างมากในการบรรลุการเคลือบแบบสปัตเตอร์อย่างรวดเร็วและลดอุณหภูมิพื้นผิว ยิ่งไปกว่านั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการศึกษาวิธีการเคลือบแบบสปัตเตอร์ใหม่ๆ โดยใช้การสปัตเตอร์แมกนีตรอนแบบระนาบ เพื่อลดความดันอากาศในการสปัตเตอร์ให้เหลือน้อยที่สุด จนกระทั่งการสปัตเตอร์ไม่มีความดัน ซึ่งความดันของก๊าซไอดีระหว่างการสปัตเตอร์จะเป็นศูนย์