ความแตกต่างระหว่างการเคลือบแบบระเหยและการเคลือบแบบสปัตเตอร์

ดังที่เราทุกคนรู้กันดีว่าการระเหยแบบสุญญากาศและการสปัตเตอร์ไอออนมักใช้ในการเคลือบสุญญากาศ อะไรคือความแตกต่างระหว่างการเคลือบแบบระเหยและการเคลือบแบบสปัตเตอร์? ต่อไป ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคจาก RSM จะแบ่งปันกับเรา

การเคลือบการระเหยแบบสุญญากาศคือการให้ความร้อนแก่วัสดุที่จะระเหยจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดโดยการให้ความร้อนแบบต้านทานหรือลำแสงอิเล็กตรอนและการระดมยิงด้วยเลเซอร์ในสภาพแวดล้อมที่มีระดับสุญญากาศไม่น้อยกว่า 10-2Pa เพื่อให้พลังงานการสั่นสะเทือนความร้อนของโมเลกุลหรือ อะตอมในวัสดุมีพลังงานเกินกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของพื้นผิว ดังนั้นโมเลกุลหรืออะตอมจำนวนมากจึงระเหยหรือระเหิด และตกตะกอนโดยตรงบนพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์ม การเคลือบไอออนสปัตเตอร์ใช้การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงของไอออนบวกที่เกิดจากการปล่อยก๊าซภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าเพื่อโจมตีเป้าหมายในฐานะแคโทด เพื่อให้อะตอมหรือโมเลกุลในเป้าหมายหลบหนีและตกตะกอนไปยังพื้นผิวของชิ้นงานที่ชุบให้เกิดรูปแบบ ภาพยนตร์ที่ต้องการ

วิธีการเคลือบการระเหยสูญญากาศที่ใช้กันมากที่สุดคือการให้ความร้อนแบบต้านทานซึ่งมีข้อดีของโครงสร้างที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และการดำเนินงานที่สะดวก ข้อเสียคือไม่เหมาะกับโลหะทนไฟและวัสดุอิเล็กทริกที่ทนต่ออุณหภูมิสูง การทำความร้อนด้วยลำแสงอิเล็กตรอนและการให้ความร้อนด้วยเลเซอร์สามารถเอาชนะข้อบกพร่องของการให้ความร้อนด้วยความต้านทานได้ ในการให้ความร้อนด้วยลำอิเล็กตรอน ลำแสงอิเล็กตรอนที่โฟกัสจะถูกใช้เพื่อให้ความร้อนโดยตรงแก่วัสดุที่ถูกทิ้งระเบิด และพลังงานจลน์ของลำอิเล็กตรอนจะกลายเป็นพลังงานความร้อน ซึ่งทำให้วัสดุระเหย การทำความร้อนด้วยเลเซอร์ใช้เลเซอร์กำลังสูงเป็นแหล่งความร้อน แต่เนื่องจากเลเซอร์กำลังสูงมีราคาสูง จึงสามารถใช้ได้ในห้องปฏิบัติการวิจัยเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นในปัจจุบัน

เทคโนโลยีสปัตเตอร์ริ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีการระเหยแบบสุญญากาศ “สปัตเตอร์ริ่ง” หมายถึงปรากฏการณ์ที่อนุภาคมีประจุกระหน่ำโจมตีพื้นผิวแข็ง (เป้าหมาย) และทำให้อะตอมหรือโมเลกุลที่เป็นของแข็งพุ่งออกมาจากพื้นผิว อนุภาคที่ปล่อยออกมาส่วนใหญ่อยู่ในสถานะอะตอม ซึ่งมักเรียกว่าอะตอมสปัตเตอร์ อนุภาคสปัตเตอร์ที่ใช้ในการโจมตีเป้าหมายอาจเป็นอิเล็กตรอน ไอออน หรืออนุภาคที่เป็นกลาง เนื่องจากไอออนสามารถเร่งความเร็วได้ง่ายภายใต้สนามไฟฟ้าเพื่อให้ได้พลังงานจลน์ที่ต้องการ ไอออนส่วนใหญ่จึงใช้ไอออนเป็นอนุภาคที่ถูกทิ้งระเบิด กระบวนการสปัตเตอร์ขึ้นอยู่กับการปล่อยแสง นั่นคือไอออนสปัตเตอร์มาจากการปล่อยก๊าซ เทคโนโลยีสปัตเตอร์ที่แตกต่างกันใช้โหมดการปล่อยแสงที่แตกต่างกัน การสปัตเตอร์ไดโอด DC ใช้การปล่อยแสง DC; การสปัตเตอร์แบบไตรโอดเป็นการคายประจุแบบเรืองแสงที่ได้รับการสนับสนุนจากแคโทดร้อน RF สปัตเตอร์ใช้การปล่อยแสง RF; แมกนีตรอนสปัตเตอร์ริ่งเป็นการปล่อยแสงที่ควบคุมโดยสนามแม่เหล็กรูปวงแหวน

เมื่อเทียบกับการเคลือบการระเหยแบบสูญญากาศ การเคลือบสปัตเตอร์มีข้อดีหลายประการ ตัวอย่างเช่น สารใดๆ ก็สามารถสปัตเตอร์ได้ โดยเฉพาะองค์ประกอบและสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวสูงและความดันไอต่ำ การยึดเกาะระหว่างฟิล์มสปัตเตอร์กับซับสเตรตนั้นดี ความหนาแน่นของฟิล์มสูง สามารถควบคุมความหนาของฟิล์มได้และสามารถทำซ้ำได้ดี ข้อเสียคืออุปกรณ์มีความซับซ้อนและต้องใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง

นอกจากนี้ การผสมผสานระหว่างวิธีการระเหยและวิธีสปัตเตอร์คือการชุบไอออน ข้อดีของวิธีนี้คือ ฟิล์มที่ได้จะมีการยึดเกาะกับซับสเตรตอย่างแน่นหนา อัตราการสะสมตัวสูง และความหนาแน่นของฟิล์มสูง