يعد كل من الترسيب بالرش والتبخير بالحزمة الإلكترونية طريقتين للترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) المستخدم لترسيب الأغشية الرقيقة على الركائز، ولكنهما يختلفان اختلافًا كبيرًا في آلياتهما وتطبيقاتهما.
الملخص:
- ينطوي الترسيب بالتبخير ينطوي على استخدام أيونات نشطة لضرب الذرات من مادة مستهدفة على ركيزة، وعادةً ما يتم إجراؤه في فراغ وفي درجات حرارة منخفضة. وهي مناسبة للركائز المعقدة والأفلام عالية النقاء ولكن معدل ترسيبها أقل.
- التبخير بالحزمة الإلكترونية يستخدم شعاع إلكتروني لتسخين وتبخير مواد المصدر، مما يتيح ترسيب المواد عالية الانصهار بمعدل أسرع. وهو أكثر ملاءمة للإنتاج بكميات كبيرة والطلاءات البصرية ذات الأغشية الرقيقة.
شرح مفصل:
-
آلية الاخرق:
-
يعمل الاخرق، وتحديداً الاخرق المغنطروني، عن طريق قصف مادة مستهدفة بأيونات موجبة الشحنة (عادةً الأرجون). ويؤدي تأثير هذه الأيونات إلى إزاحة الذرات من الهدف، والتي تترسب بعد ذلك على ركيزة قريبة. تحدث هذه العملية داخل مجال مغناطيسي مغلق وعادة ما تتم في بيئة مفرغة من الهواء. وتتمثل الميزة الرئيسية لعملية الاخرق في قدرتها على توفير تغطية طلاء ممتازة على ركائز معقدة وإنتاج أغشية رقيقة عالية النقاء. ومع ذلك، فإنه يعمل عند درجة حرارة أقل وله معدل ترسيب أبطأ، خاصة بالنسبة للمواد العازلة.آلية التبخير بالحزمة الإلكترونية:
-
من ناحية أخرى، ينطوي تبخير الحزمة الإلكترونية على توجيه حزمة مركزة من الإلكترونات على مادة مصدرية. وتؤدي الحرارة الشديدة الناتجة عن الحزمة إلى تبخير المادة، التي تتكثف بعد ذلك على الركيزة لتكوين طبقة رقيقة. وتعد هذه الطريقة فعالة بشكل خاص للمواد ذات درجات انصهار عالية وتسمح بمعدلات ترسيب أسرع مقارنةً بالرش. كما أنها تتميز أيضًا بمستويات شوائب أقل، وهي مفضلة للتطبيقات التي تتطلب إنتاج كميات كبيرة على دفعات والطلاءات البصرية ذات الأغشية الرقيقة.
-
المقارنة والتطبيقات:
- كلتا الطريقتين لها نقاط قوتها الفريدة ويتم اختيارها بناءً على متطلبات التطبيق المحددة. ويفضل استخدام الرش بالرش عندما تكون النقاوة العالية والتغطية المعقدة للركيزة أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في تطبيقات أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة. ويُعد التبخير بالحزمة الإلكترونية أكثر ملاءمة للسيناريوهات التي تكون فيها معدلات الترسيب العالية والقدرة على التعامل مع المواد ذات نقاط الانصهار العالية ضرورية، كما هو الحال في الطلاءات البصرية وبعض العمليات الصناعية.
- عيوب كل طريقة:الاخرق
لها معدل ترسيب أقل، وهي أكثر تعقيدًا بشكل عام في الإعداد والتشغيل، وتتطلب تحكمًا دقيقًا في بيئة التفريغ وطاقة الأيونات القاذفة.
تبخير الحزمة الإلكترونية
يمكن أن يكون أقل كفاءة في الأشكال الهندسية المعقدة وقد يُدخل شوائب إذا تفاعلت مادة البوتقة مع المادة المتبخرة. كما يتطلب أيضًا معالجة دقيقة لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتلف مادة المصدر.
