الاخرق هو تقنية ترسيب بخار فيزيائي متعدد الاستخدامات (PVD) يستخدم لترسيب أغشية رقيقة من المواد على الركائز.وهي تنطوي على طرد الذرات من مادة مستهدفة صلبة بسبب القصف بالأيونات النشطة، عادةً في بيئة مفرغة من الهواء.ويمكن تصنيف هذه العملية إلى عدة أنواع بناءً على طريقة توليد الأيونات وطبيعة مصدر الطاقة والتطبيقات المحددة.وتشمل هذه الأنواع رشّ الصمام الثنائي للتيار المستمر، ورشّ الترددات اللاسلكية، ورشّ المغنطرونات، ورشّ الحزمة الأيونية، والرشّ التفاعلي، وغيرها.لكل نوع منها خصائص ومزايا وعيوب فريدة من نوعها، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة في صناعات مثل أشباه الموصلات والبصريات والطلاء.
شرح النقاط الرئيسية:
-
رش الاخرق بالديود الثنائي التيار المستمر
- يعد رش الصمام الثنائي للتيار المستمر أحد أبسط وأقدم أشكال الرش بالرش.
- ويستخدم جهد تيار مباشر (تيار مستمر) (عادةً 500-1000 فولت) لإشعال بلازما أرغون منخفضة الضغط بين الهدف (الكاثود) والركيزة (الأنود).
- تقوم أيونات الأرجون الموجبة بقصف الهدف، مما يؤدي إلى قذف الذرات التي تنتقل بعد ذلك إلى الركيزة وتتكثف في طبقة رقيقة.
- المزايا:إعداد بسيط وفعال من حيث التكلفة ومناسب للمواد الموصلة.
- العيوب:يقتصر على الأهداف الموصلة، ومعدلات ترسيب أقل، وإمكانية تسخين الركيزة.
-
الرش بالترددات اللاسلكية
- يستخدم رش الترددات اللاسلكية مجالاً متناوباً عالي التردد (عادةً 13.56 ميجاهرتز) بدلاً من المجال الكهربائي للتيار المستمر.
- وتتيح هذه الطريقة رش المواد العازلة (مثل السيراميك وأشباه الموصلات) عن طريق منع تراكم الشحنات على الهدف.
- المزايا:قادرة على ترسيب المواد العازلة، وتقليل تسخين الركيزة، ومعدلات رش أعلى عند ضغوط أقل.
- العيوب:معدات أكثر تعقيدًا وتكاليف أعلى مقارنةً بالرش بالتيار المستمر.
-
الاخرق المغنطروني
- يتضمن الرش المغنطروني المغنطروني مجالات مغناطيسية لتعزيز تأين غاز الرش وزيادة معدل الترسيب.
-
تشمل الأنواع ما يلي:
- رش المغنطرون المغنطروني بالتيار المستمر:يستخدم مصدر طاقة تيار مستمر ومناسب للمواد الموصلة.
- الاخرق المغنطروني المزدوج النبضي بالتيار المستمر:يقوم بتبديل قطبية الهدف لمنع الانحناء، وهو مثالي للأخرق التفاعلي.
- مغناطيس دوّار أو هدف دوّار لرش المغنطرون بالتيار المستمر:يحسن استخدام الهدف وتوحيد الترسيب.
- المزايا:معدلات ترسيب عالية، واستخدام أفضل للمواد، وتوحيد أفضل للفيلم.
- العيوب:يتطلب تحكمًا دقيقًا في المجالات المغناطيسية ويمكن أن يكون أكثر تكلفة.
-
الرش بالحزم الأيونية (IBS)
- يستخدم رش الحزمة الأيونية شعاع أيون مركّز لرش المواد من الهدف.
- هذه العملية موجهة للغاية وتسمح بالتحكم الدقيق في سُمك الفيلم وتكوينه.
- المزايا:دقة عالية، وجودة غشاء ممتازة، وأقل ضرر للركيزة.
- العيوب:انخفاض معدلات الترسيب وارتفاع تكاليف المعدات.
-
الاخرق التفاعلي
- ينطوي الاخرق التفاعلي على إدخال غاز تفاعلي (مثل الأكسجين أو النيتروجين) في غرفة الاخرق لتشكيل أغشية مركبة (مثل الأكاسيد أو النيتريدات) على الركيزة.
- يشيع استخدامها بالاقتران مع رش التيار المستمر أو الرش بالترددات اللاسلكية.
- المزايا:تتيح ترسيب مواد مركبة ذات خصائص مصممة خصيصًا.
- العيوب:يتطلب تحكمًا دقيقًا في معدلات تدفق الغاز ويمكن أن يكون عرضة لتسمم الهدف.
-
الاخرق متوسط التردد (MF) والاخرق النبضي المستمر
- يعمل الاخرق متوسط التردد (MF) بترددات تتراوح بين 10-100 كيلوهرتز، بينما يعمل الاخرق النبضي بالتيار المستمر على تبديل قطبية الهدف لمنع الانحناء.
- هذه الطرق مفيدة بشكل خاص في الاخرق التفاعلي وترسيب المواد العازلة.
- المزايا:تقليل الانحناء، وتحسين جودة الأغشية، والتوافق مع الأهداف العازلة.
- العيوب:إمدادات طاقة أكثر تعقيداً وتكاليف أعلى.
-
الرش المغنطروني النبضي المغنطروني عالي الطاقة (HiPIMS)
- تستخدم تقنية HiPIMS نبضات قصيرة وعالية الطاقة لتحقيق تأين عالٍ للمواد المنبثقة.
- وينتج عن ذلك أغشية كثيفة وعالية الجودة ذات التصاق ممتاز.
- المزايا:جودة غشاء فائقة، ومعدلات تأين عالية، والتصاق محسن.
- العيوب:انخفاض معدلات الترسيب وزيادة تعقيد المعدات.
-
الرش بالترددات اللاسلكية المستوية
- نوع مختلف من الاخرق بالترددات اللاسلكية حيث يتم ترتيب الهدف والركيزة في تكوين مستوٍ.
- المزايا:الترسيب الموحد والتوافق مع المواد العازلة.
- العيوب:يقتصر على التطبيقات صغيرة النطاق ومعدلات ترسيب أقل مقارنةً بالرش المغنطروني.
-
الرش بالتدفق الغازي
- يستخدم رش الرش بالتدفق الغازي غازًا متدفقًا لنقل المواد المرشوشة إلى الركيزة.
- المزايا:مناسب لترسيب المواد ذات نقاط الانصهار المنخفضة وتحقيق طلاءات موحدة على الأشكال الهندسية المعقدة.
- العيوب:يتطلب تحكماً دقيقاً في تدفق الغاز ويمكن أن يكون أقل كفاءة للمواد ذات نقاط الانصهار العالية.
-
الاخرق بمساعدة الأيونات
- يجمع بين الاخرق والقصف الأيوني للركيزة لتحسين كثافة الفيلم والالتصاق.
- المزايا:خصائص غشاء محسّنة والتصاق أفضل.
- العيوب:زيادة التعقيد وارتفاع التكاليف.
وباختصار، يمكن تصنيف تقنيات الاخرق على نطاق واسع بناءً على مصدر الطاقة (تيار مستمر، ترددات لاسلكية، ترددات مترددة، ترددات متوسطة التردد، تيار مستمر نابض (تيار مستمر نابض)، وطريقة توليد الأيونات (مغنطرون، شعاع أيوني)، ووجود غازات تفاعلية (الاخرق التفاعلي).كل نوع له تطبيقات ومفاضلات محددة، مما يجعل من الضروري اختيار طريقة الاخرق الصحيحة بناءً على خصائص الفيلم المطلوبة، والمواد المستهدفة، ومتطلبات الركيزة.
جدول ملخص:
| نوع الاخرق | المزايا الرئيسية | المزايا | العيوب |
|---|---|---|---|
| رش الصمام الثنائي المستمر | إعداد بسيط، يستخدم جهد تيار مستمر (500-1000 فولت) | فعالة من حيث التكلفة، ومناسبة للمواد الموصلة | يقتصر على الأهداف الموصلة، ومعدلات ترسيب أقل، وتسخين الركيزة |
| رش الترددات اللاسلكية | مجال متناوب عالي التردد (13.56 ميجاهرتز) | ترسب المواد العازلة، وانخفاض التسخين، ومعدلات أعلى عند الضغط المنخفض | معدات معقدة، تكاليف أعلى |
| الاخرق المغنطروني | تعمل المجالات المغناطيسية على تحسين معدلات التأين والترسيب | معدلات ترسيب عالية، وتوحيد أفضل للفيلم | يتطلب تحكم دقيق في المجال المغناطيسي، تكاليف أعلى |
| رش الشعاع الأيوني (IBS) | شعاع أيوني مركّز للتحكم الدقيق | دقة عالية، وجودة غشاء ممتازة، والحد الأدنى من تلف الركيزة | معدلات ترسيب أقل، تكاليف معدات أعلى |
| الاخرق التفاعلي | إدخال غازات تفاعلية (مثل الأكسجين والنيتروجين) | ترسب مواد مركبة ذات خصائص مصممة خصيصًا | يتطلب تحكمًا دقيقًا في الغاز، وعرضة للتسمم المستهدف |
| HiPIMS | نبضات قصيرة وعالية الطاقة للتأين العالي | جودة غشاء فائقة، التصاق عالية، أغشية كثيفة | معدلات ترسيب أقل، معدات معقدة |
هل تحتاج إلى مساعدة في اختيار تقنية الاخرق المناسبة لتطبيقك؟ اتصل بخبرائنا اليوم !
