موضوع مقاله: رسوب کندوپاش | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # رسوب کندوپاش | مقدمه: این شامل پرتاب مواد از یک «هدف» که منبعی است روی «زیر لایه» مانند ویفر سیلیکونی. | ## بخش 1: رسوب کندوپاش | کندوپاشی انتشار مجدد مواد ته‌نشین شده در فرایند رسوب توسط بمباران یونی یا اتمی است. اتم‌های پرتاب شده از هدف دارای توزیع انرژی گسترده‌ای هستند که معمولاً تا ده‌ها الکترون ولت می‌رسد. یون‌های پراکنده شده (معمولاً فقط بخش کوچکی از ذرات خارج شده یونش می‌شوند - حدود ۱درصد) می‌توانند از هدف در خطوط مستقیم پرتاب شوند و با انرژی به لایه‌ها یا محفظه خلاء ضربه بزنند (باعث پاشش مجدد). از طرف دیگر، در فشارهای بالا گاز، یون‌ها با اتم‌های گاز که به‌عنوان محدود کننده عمل می‌کنند و به صورت پراکنده حرکت می‌کنند برخورد می‌کنند و به زیرلایه‌ها یا دیواره محفظه خلاء می‌رسند ومتراکم می‌شوند. برای انتقال تکانه مؤثر، وزن اتمی گاز مورد استفاده در کندوپاشی باید نزدیک به جرم اتمی هدف باشد، بنابراین برای ایجاد رسوب کندوپاش عناصر سبک نئون مناسب‌تر است، در حالی که برای عناصر سنگین از کریپتون یا زنون استفاده می‌شود. این ترکیب می‌تواند بر روی سطح هدف، در حین پرواز یا روی زیر لایه با توجه به پارامترهای فرایند تشکیل شود. در دسترس بودن بسیاری از پارامترها که رسوب کندوپاش را کنترل می‌کنند، آن را به یک فرایند پیچیده تبدیل می‌کند، اما به کارشناسان اجازه می‌دهد تا درجه بالایی از کنترل روی رشد و ریزساختار فیلم را داشته باشند. کاربردها یکی از اولین و مهمترین کاربردهای تجاری گسترده رسوب کندوپاش، در تولید هارد دیسک کامپیوتر است. کندوپاش به‌طور گسترده در صنعت نیمه هادی‌ها برای رسوب دادن لایه‌های نازک از مواد مختلف بر روی تراشه‌ها استفاده می‌شود. در کاربردهای نوری و بصری نیز برای ایجاد پوشش‌های نازک ضد انعکاس روی شیشه از این روش استفاده می‌کنند. به دلیل اینکه این روش در دماهای پایین انجام می‌شود، روشی ایده‌آل برای رسوب لایه نازکی از فلزات برای تولید ترانزیستورها است. این پوشش چند لایه حاوی اکسیدهای نقره و فلزاتی مانند اکسید روی، اکسید قلع یا دی‌اکسید تیتانیوم است. صنعت پوشش دهی ابزار با استفاده از رسوب نیتریدها مانند نیترید تیتانیوم که پوشش سخت طلایی رنگ را ایجاد می‌کند. این روش همچنین به عنوان فرآیندی برای ایجاد لایه فلزی (به عنوان مثال آلومینیوم) در طول ساخت CD و DVD استفاده می‌شود. کندوپاشی یکی از روش‌های اصلی ساخت موج‌برهای نوری است و رروش دیگری برای ساخت سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک است. پوشش کندوپاش در میکروسکوپ الکترونی روبشی یک روش رسوب کندوپاش است که در آن پوششی برای یک نمونه با یک لایه نازک از مواد رسانا ایجاد می‌شود. پوشش‌های فلزی برای افزایش نسبت سیگنال به نویز نیز مفید هستند (فلزات سنگین ساطع کننده‌های الکترون ثانویه خوبی هستند)، هنگامی که از طیف‌سنجی اشعه ایکس استفاده می‌شود، کیفیت پایین‌تری دارند. مزیت مهم رسوب کندوپاشی این است که می‌توان پوششی از انواع موادحتی موادی با نقطه ذوب بسیار بالا را ایجاد کرد حتی در حالی که تبخیر این مواد در اواپراتور مقاومتی یا سلول نادسن سخت یا غیرممکن است. تفاوت بین آنها به دلیل اختلاف در پاشش عناصر مختلف به خاطر جرم متفاوت آنهاست (عناصر سبک به راحتی توسط گاز منحرف می‌شوند). | ## بخش 2: رسوب کندوپاش | لایه‌های رسوبی ایجاد شده توسط روش کندوپاشی معمولاً چسبندگی بهتری نسبت به لایه‌های رسوبی ایجاد شده در روشهای تبخیری دارند. یک هدف حاوی مقدار زیادی مواد است و بدون تعمیر و نگهداری است و این تکنیک را برای کاربردهای خلاء بسیار بالا مناسب می‌کند. کندوپاش را می‌توان از بالا به پایین انجام داد در حالی که تبخیر باید از پایین به بالا انجام شود. از معایب فرایند کندوپاش این است که ترکیب این فرایند با بلند کردن برای ساختار لایه نازک دشوارتر است. همچنین، کنترل فعال برای رشد لایه به لایه در مقایسه با رسوب لیزر پالسی دشوار است و گازهای کندوپاش خنثی به عنوان ناخالصی در لایه نازک در حال رشد ساخته می‌شوند. رسوب لیزر پالسی گونه ای از تکنیک رسوب کندوپاش است که در آن از پرتو لیزر برای کندوپاش استفاده می‌شود. نقش یون‌های پراکنده شده و گاز پس زمینه به‌طور کامل در طول فرایند رسوب لیزر پالسی بررسی شده‌است. یون‌های اضافی آرگون ایجاد شده در نتیجه این برخوردها منجر به نرخ رسوب بالاتری می‌شود. اتم‌های پراکنده شده به‌طور خنثی بار دارند و بنابراین تحت تأثیر تله مغناطیسی قرار نمی‌گیرند. با استفاده از کندوپاش RF که در آن علامت بایاس آند-کاتد با سرعت بالایی تغییر می‌کند، می‌توان از ایجاد بار در اهداف عایق جلوگیری کرد. میدان‌های پراکنده شارهای مغناطیسی که از اهداف فرومغناطیسی نشت می‌کنند نیز روند کندوپاش را مختل می‌کنند. این طرح برخلاف هندسه حلقه که در بالا نشان داده شده‌است، از یک هدف دیسکی استفاده می‌کند. یک منبع می‌تواند بدون هیچ میدان مغناطیسی مانند یک سنسور فشار یونیزاسیون عمل کند. در منبع کافمن، یون‌ها در اثر برخورد با الکترون‌هایی که مانند مگنترون توسط یک میدان مغناطیسی محدود شده‌اند، تولید می‌شوند. زمانی‌که یون‌ها منبع را ترک می‌کنند توسط الکترون‌های یک رشته خارجی دوم خنثی می‌شوند. از آنجایی که شاری که به هدف برخورد می‌کند از اتم‌های خنثی تشکیل شده‌است، اهداف عایق یا رسانا می‌توانند پراکنده شوند. یکی از کازبردهای کندوپاش پرتویونی در ساخت سرهای لایه نازک برای درایوهای دیسک سخت است. کندوپاش واکنشی در کندوپاش واکنشی، ذرات پراکنده شده از یک ماده مورد نظر تحت یک واکنش شیمیایی قرار می‌گیرند که هدف آن قرار دادن یک لابه نازک با ترکیب متفاوت بر روی یک زیرلایه خاص است. این واکنش شیمیایی با یک گاز واکنش‌پذیر مانند اکسیژن یا نیتروژن که به محفظه کندوپاش وارد می‌شود و باعث تولید لایه‌های اکسید و نیترید می‌شود، رخ می‌دهد. | ## بخش 3: رسوب کندوپاش | افزودن یک عنصر اضافی مانند گاز واکنش پذیر به فرایند، تأثیر قابل توجهی در رسوبات مورد نظر دارد. به همین ترتیب، اکثریت گسترده فرآیندهای کندوپاش مبتنی بر واکنش با رفتاری شبیه پسماند مشخص می‌شوند، بنابراین برای تضعیف آن به کنترل مناسب پارامترهای درگیر، به عنوان مثال فشار جزئی گازهای فعال (یا بی اثر) و واکنشگر نیاز دارند. برگ و همکاران یک مدل برای تخمین تأثیر افزودن گاز واکنش ذیر در فرایند کندوپاش پیشنهاد کردند. به‌طور کلی، تأثیر فشار نسبی و جریان گاز راکتیو مطابق با فرسایش هدف و نرخ رسوب فیلم بر روی بستر مورد نظر برآورد شد. ترکیب لایه‌های نازک را می‌توان با تغییر فشار نسبی گازهای بی اثر و واکنش‌پذیر کنترل کرد. رسوب به کمک یون در رسوب دهی به کمک یون (IAD)، زیرلایه در معرض یک پرتو یون ثانویه که با قدرت کمتری نسبت به تفنگ کندوپاش، قرار می‌گیرد. معمولاً یک منبع کافمن، مانند منبع مورد استفاده در کندوپاش پرتو یونی، پرتو ثانویه را تأمین می‌کند. از روش رسوب دهی به کمک یون می‌توان برای رسوب کربن به شکل الماس بر روی یک زیرلایه استفاده کرد. هر اتم کربنی که روی زیرلایه فرود آید و نتواند به درستی در شبکه کریستالی الماس متصل شود، توسط پرتو ثانویه از بین می‌رود. روش رسوب به کمک یون در ایجاد پوشش‌های کربن آمورف چهاروجهی بر روی صفحات دیسک سخت و پوشش‌های نیترید فلز انتقالی سخت روی ایمپلنت‌های پزشکی استفاده می‌شود. کندوپاش با هدف بالا (HiTUS) کندوپاشی ممکن است از راه دور و با تولید پلاسمای چگالی بالا نیز انجام شود. پلاسما در یک محفظه جانبی که به محفظه اصلی باز می‌شود، تولید می‌شود که حاوی هدف و زیرلایه‌ای که قرار است پوشش داده شود. کندوپاش مگنترون ضربه ای با توان بالا (HiPIMS) کندوپاش مگنترون ضربه‌ای با توان بالا یک روش لایه نشینی از فاز بخار است که برای رسوب لایه نازک می‌باشد. این روش از چگالی توان بسیار بالا در مرتبه kW/cm 2 در پالس‌های کوتاه ده‌ها میکروثانیه در چرخه کاری کم کمتر از ۱۰ درصد استفاده می‌کند. در کندوپاش جریان گاز، یک گاز فعال مانند آرگون از طریق دهانه فلزی که در معرض پتانسیل الکتریکی منفی قرار دارد هدایت می‌شود. اگر فشار در محفظه p و یک بعد مشخصه L از کاتد توخالی از قانون پاشن پیروی کند، در کاتد توخالی چگالی پلاسما افزایش می‌یابد. این باعث شار بالای یون‌ها در سطوح اطراف و اثر کندوپاش بزرگ می‌شود؛ بنابراین کندوپاش جریان گاز مبتنی بر کاتد توخالی ممکن است با نرخ رسوب بزرگ تا مقادیر چند میکرومتر در دقیقه همراه باشد. ساختار و ریختشناسی در سال ۱۹۷۴ تورنتون از مدل ناحیه ساختاری برای توصیف ریخت‌شناسی لایه نازک برای رسوب کندوپاش استفاده کرد. | ## جمع‌بندی | در مطالعه‌ای بر روی لایه‌های فلزی تهیه‌شده توسط کندوپاش DC, او مفهوم منطقه ساختاری را که در ابتدا توسط مووچان و دمچیشین برای لایه‌های نازک تبخیر شده معرفی شده‌بود، گسترش داد.